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生物必修一全套课件


高中生物必修一

第一章
第1节

走近细胞

从生物圈到细胞

一、病 毒
谈谈你所了解的SARS病毒具有怎样 的结构?它是怎样生活和繁殖的? 结构特点:没有细胞结构 化学组成:蛋白质外壳和遗传物质 遗传物质:DNA或RNA 生活方式:寄生在活细胞中

殖过程:在活细胞中,靠自身的 遗传物质中储存遗传信息,利用细 胞内物质,制造新的病毒。 病毒一旦离开活细胞,就不再表现生命现象。

二、生命活动离不开细胞 实例1:草履虫的运动和分裂
草履虫是一种什么样的生物?草履虫还能完

成哪些生命活动?
草履虫是单细胞生物,还有摄食、呼吸、生长、 生殖、应激性

自然界中还有哪些生物的结构与草履虫相似?

衣藻

变形虫

酵母菌

如果没有完整的细胞结构,就不可能完成这些 生命活动,因此说,单细胞生物的生命活动离不开 细胞

实例2 人的生殖和发育

与草履虫相比,人是多细胞的高等生物,
人的生命是从什么细胞开始的?

在子女与父母之间,什么细胞充当了遗传物质
的“桥梁”?人的发育与细胞的生命活动有什么关系? 遗传物质的“桥梁”:精子和卵细 胞 精子和卵细胞结合成为受精卵。 受精卵是新生命的开始。 人的发育其本质是细胞分裂和 细胞分化。 由此可见,多细胞的高等生物 的生殖和发育也离不开细胞。

实例3

缩手反射的结构基础

完成一个简单的缩手反射,至少需要哪些细
胞的参与? 感受器 出神经 传入神经 效应器 神经中枢 传

讨 论:
我们现在的学习活动,又需要多少种类 和数量的细胞参与? 人的学习活动需要种类和数量繁多的细胞 参与,但主要是神经细胞的参与。

实例4

艾滋病(AIDS)

病原微生物:艾滋病病毒HIV 攻击对象:免疫系统的淋巴细胞

死亡原因:淋巴细胞被大量破坏,
导致人体免疫力降低,其他病原

微生物感染。
因此,生物体的某一种细胞受到损害,也会影响该 种生物的生命活动。

除艾滋病外,你还能举出特定的细胞受到损害导致
疾病的例子吗? 脊髓运动神经元受损,导致小儿 麻痹症以及相应肢体瘫痪。 胰岛细胞受损,导致糖尿病 大脑皮层上的听觉神经元受损可 导致听觉发生障碍。

以上四个实例是从不同的角度来说明生物

的生命活动都离不开细胞。你还能举出其他实例来
说明吗?

? 例如:生物体的运动离不开肌细胞;

兴奋的传导离不开神经细胞; 腺体的分泌离不开相关的分泌腺细胞。

三、生命系统的结构层次
生命系统分为哪几个层次?排列顺序是什么?

细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生 态系统、生物圈

四、细胞是最基本的生命系统
各种生物的生命活动是在细胞内或在细胞参与下完成的 单细胞生物 (最早生命 形式) 个体、种群、 生物群落 生态系统、 生物圈

因此,细胞是地球上最基本的生命系统

思考与讨论:
1.请以一个人,一棵松树或一只草履虫为例,列出

生命系统的不同层次。
人:其他各层次的名称不变,但具体内容会发生变化。 例如,心脏应为二心房、二心室;种群应为同一区域 的所有人,等等。应当指出的是,生物圈只有1个。 松树:应去掉“系统”这个层次,细胞、组织、器官、 种群的具体内容也会改变。 草履虫:细胞本身就是个体,没有组织、器官、系统 等层次

思考与讨论:
2.在生命系统的各个层次中,能完整地表现出各种

生命活动的最基本的层次是哪一个?说明你的理由。
细胞层次;其他层次都是建立在细胞这一层次的 基础之上的,没有细胞就没有组织、器官、系统等层

次。另一方面,生物体中的每个细胞具有相对的独立
性,能独立完成一系列的生命活动。

思考与讨论:
3.一个分子或一个原子,也是一个系统吗?如果是, 它们是不是生命系统?如果不是,请说明理由。 一个分子或一个原子是一个系统,但不是生 命系统,因为生命系统能完成一定的生命活动, 单靠一个分子或一个原子是不可能完成生命活动

的。

不同的生物具有不同的具体的生命系统,这说
明了什么呢? 越高等的生物其生命系统越复杂,而低等生 物则比较简单。由此说明生命系统的复杂性和多 样性。 从最小的细胞开始,到最大的系统生物圈,尽 管生命系统复杂多样,大小不同,但它们层层相依, 紧密联系,都离不开细胞这一最基本的生命系统。

第一章 走近细胞
第2节 细胞的多样性和统一性

结论:细胞具有多样性

思考:

以上这些细胞
的共同结构有哪些?

思 考:
以上这些细胞的共同结构有哪些?
细胞膜 细胞质 细胞核

思 考:你能从中举出一两个例子,说说造
成细胞不同的形态结构的原因吗?
细胞所处的位置不同,功能不同,是细胞分 化的结果,如红细胞,洋葱表皮细胞

思考:是不是所有细胞都具有细胞膜、

细胞质和细胞核这三个结构呢?

有些生物的细胞 具有这三个结构, 有些细胞只具有

细胞膜、细胞质,
而没有成形的细 胞核。

细 胞 结 构 生 物

原核细胞生物:细菌、蓝藻、支原体、衣原体

真核
细 胞

生 物
病毒:如SARS,HIV,流感病毒,噬菌体等

真核细胞和原核细 胞除了成形细胞核 的有无之外,还有 哪些区别?

原核细胞与真核细胞的主要区别
种类 细胞 大小 染色 体 细胞 核 代表 生物 原核细胞 真核细胞 较大(10~100 μ m)

较小(1~10 μ m) 一个细胞只有一条 DNA,与RNA、蛋白 质不联结在一起
无真正的细胞 核,只有拟核 细菌 蓝藻 支原体 放 线菌

一个细胞有几条染 色体,DNA与RNA、 蛋白质联结在一起
有核膜核仁 真菌 动物 植物

代表生物:蓝藻简介

请从宏观和微观两个方面通过阅读教材概括 蓝藻的各种特征和性质

注 意:
宏观 当以细胞群体出现时,如: 水体富营养化——水华 状如发丝、呈黑蓝色——发菜 没有成形的细胞核,有拟核——环状DNA 微观: 藻蓝素和叶绿素——能进行光合作用 细胞质: 自养生物 核糖体

蓝 藻

请仔细阅读课本P10-12的“资料分析” 思考下列几个问题
1.第一位发现并命名细胞的科学家是谁? 2.细胞学说的建立者是谁?主要观点有哪些? 3.细胞学说内容中有些观点是不正确的,如果你是科 学家请将其进行修正。 4.细胞学说的建立过各给我们什么启示?你能从中领 悟到科学发现具有哪些特点? 5.细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是统一性? 6.恩格斯给予细胞学说很高的评价,请你说说你对之 的理解?

二、细胞学说建立的过程
19世纪,德国科学家施莱登和施旺创立了 细胞学说。 其主要内容是: 1.细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发 育而来,并由细胞和细胞产物所构成。 2.细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的 生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生 命起作用。 3.新细胞可以从老细胞中产生。

施莱登

施旺

细胞学说的建立过程:
1.从人体的解剖和观察入手; 2.显微镜下的重大发现; 3.理论思维和科学实验的结合; 4.细胞学说在修正中前进。
列文· 虎克

讨 论:
1.通过分析细胞学说的建立过程,你领悟到科学发现具 有哪些特点? 2.细胞学说主要说明了细胞的多样性还是统一性?

病毒 非细胞结构生物 类病毒 朊病毒 生 物
细胞结构生物 原核生物 细菌 蓝藻 放线菌 支原体 真菌 真核生物 动物 植物

球菌 杆菌 螺旋菌

酵母菌 各种霉菌 食用真菌

原生动物门
腔肠动物门 扁形动物门

动 物

线形动物门 环节动物门 软体动物门 节肢动物门 脊索动物门 脊椎动物亚门 鱼纲 两栖纲 爬行纲 鸟纲 哺乳纲

绿藻:衣藻、水绵 藻类植物

褐藻:海带
红藻:紫菜

植 物

苔藓植物 蕨类植物

种子植物 种子植物 种子植物 生物分类单位: 界、门、纲、目、科、属、种

从生物圈到细胞 生命活动离不开细胞 (生活实例) 生命系统的结构层次 (宏观认识)

走 细

近 胞

观察细胞

原核细胞和真核细胞

细胞学说的建立

(感性认识)

(理性比较)

(建立学说)

细胞的多样性和统一性

第二章
第1节

组成细胞的分子
细胞中的元素和化合物

一、组成细胞的元素

1. 大量元素:(含量在万分之一以上)
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等

2. 微量元素:
Fe、Mn、Zn、Cu、 B、 Mo 等

C是构成细胞的基本元素

水 无机化合物 无机盐

二、组成细 胞的化合物
有机化合物

糖类
脂质 蛋白质 核酸

化合物
水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和核酸

质量分数/%
占85~90 占1~1.5 占7~10 占1~2 占1~1.5

我体内有丰 富的蛋白质

奶和奶的制品

豆类及豆制品含 丰富的蛋白质

第二章 组成细胞的分子
第2节 生命活动的主要承担 者——蛋白质

蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元 素组成,很多还含有S、P等元素。 蛋白质是由多种氨基酸按照不同的 方式结合形成的,氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。

一、氨基酸及其种类

R

结构通式为: NH2

C COOH H

每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2) 和一个羧基(—COOH),还有一分子氢和一个特有的 R基团,它们都连在同一个碳原子上。此碳原子叫 中心碳原子。

R基不同,氨基酸就不同
?如:甘氨酸的R基是—H,丙氨

酸R基是—CH3

请写出下面两种氨基酸的R基? 苏氨酸 CH3 CH CH COOH OH NH2 苯丙氨酸 CH2 CH COOH NH2

二、蛋白质的结构及其多样性
?

请同学们阅读课本p21到p22,初步了解①脱水缩合 ②肽键③二肽、三肽、多肽这几个概念。

1.氨基酸形成二肽

氨基酸形成二肽

R1
H C NH2 COOH H HN

R2
C H COOH

氨基酸形成二肽
肽键

R1
H C
NH2 H 2O

R2
CO HN C
H

COOH

一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基

相连接,脱去一分子的水,这种结合方式叫做脱水缩合。
连接两个氨基酸分子的化学键(—CO—NH—)叫做

肽键。
由多个氨基酸分子缩合而成的,含有多个肽键的 化合物,叫做多肽。多肽所呈的链状结构叫做肽链。 多肽链具备一定的空间结构后即为蛋白质。因此 蛋白质与多肽的差别在于有无空间结构。

由两分子氨基酸分子缩合而成的化合物,叫做二肽。

2. 氨基酸、多肽和蛋白质的关系

失去水的分子数

肽键数 氨基酸数 肽链的条数 氨基酸平均分子量

蛋白质的分子量

氨基酸数

失去水的分子数

18

3. 蛋白质多样性的原因
氨基酸的种类不同 氨基酸数目成百上千 氨基酸排列顺序千变万化 肽链空间结构千差万别 蛋白质结构 极其多样 蛋白质种类 极其多样

三、蛋白质的功能
结构物质,是构成细胞和生物体的重要物质。 (肌球蛋白、肌动蛋白) 催化作用(酶)

运输作用(血红蛋白)
调节作用(激素) 免疫功能(抗体)

巩固练习
1.同一草场上的牛和羊吃了同样的草,可牛肉和羊 肉的口味却有差异,这是由于(

C



A.同种植物对不同生物的影响不同 B.牛和羊的消化功能强弱有差异 C.牛和羊的蛋白质结构存在差异 D.牛和羊的亲缘关系比较远

2.下面是日常生活中的一些实例,你知道为什么吗?
(1)沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。
血渍、牛奶的主要成分是蛋白质,一般温度下, 蛋白质能以胶体的形态溶解于水中,一旦受热,它就 会凝固起来,不易溶解于水。

(2)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。
绝大多数酶为蛋白质成分,蛋白质在高温时会变 性,失去蛋白酶的功能。

(3)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。
加热以后,具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分 子链会松开,这是蛋白质的变性,蛋白质在变性后更 加容易消化和吸收。

1.2个氨基酸分子缩合形成二肽,并生成一分子 水,这分子水中的氢来自(

C



A.羧基
C.羧基和氨基

B.氨基
D.连接在碳原子上的氢

2.谷氨酸的R基为-C3H5O2,在一个谷氨酸分子中, 含有碳和氧的原子数分别是( A.4、4 B.5、4

B



C.4、5

D.5、5

3.人体免疫球蛋白由4条肽链构成,共有764个氨

基酸,则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和
羧基数分别是( A.746和764 C.762和762

D



B.760和760 D.4和4

4.下列叙述中,哪项是对蛋白质功能的高度概括


D



A.细胞和生物体重要的结构物质 B.收缩、运输、免疫等活动的物质基础 C.调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质

D.生命活动的主要体现者
5.蛋白质和多肽的主要区别是在于蛋白质( A.含有的氨基酸更多

B



B.空间结构更复杂

C.相对分子质量更大

D.能水解成多种氨基酸

6.下列关于蛋白质的叙述中,正确的是( A ) A.蛋白质是以一定方式形成的具有复杂空间结构的 高分子化合物 B.蛋白质是酶 C.每种蛋白质都由20种氨基酸组成 D.每种蛋白质都含有C、H、0、N、S、P、Fe等元素
7.鸡蛋煮熟后,蛋白质变性失活,这是由于高温破坏 了蛋白质的(

C



A.肽键
C.空间结构

B.肽链
D.氨基酸

8.下列物质中,有的属于构成蛋白质的氨基酸,有 的不是。若将其中构成蛋白质的氨基酸缩合成蛋 白质,则其中含有的氨基,羧基和肽键的数目依 次是( A ) (1)NH2-CH2-COOH (2)NH2-CH2-CH2OH NH2 (3)NH2-CH-CH2-COOH (4)NH2-CH-CH2-COOH COOH (5)NH2-CH-(CH2)4-NH2

COOH A.2,2,2
C.4,3,3

B.3,3,2 D.3,4,3

9.胰岛素是一种蛋白质分子,它含有2条多肽链,其
中A链有21个氨基酸,B链有30个氨基酸,据此回答:

(1)从理论上分析,胰岛素分子至少含有
—COOH。

2



(2)糖尿病病人只能注射而不能口服胰岛素的原因什 么? 因为胰岛素是一种蛋白质,口服会在消化道 里以蛋白质的形式被消化成氨基酸,而失去胰岛素 的功能。

10.据下列结构式,回答问题:
CH3 H H | | | H2N—C—CO—NH—C—CO—NH—C—COOH | | | H CH2 CH2 | | CO COOH | NH2 (1)该化合物中有 种氨基酸。 (2)该化合物中有 个肽键。 (3)该化合物是由 个氨基酸失去 分子 水而形成的,这样的反应叫做 。 (4)该化合物叫做 。

第二章 组成细胞的分子
第3节 遗传信息的携带者——核酸

一、核酸的分类
脱氧核糖核酸(DNA) 核 酸 核糖核酸(RNA)
功能: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。

二、核酸在细胞中的分布
“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验原理:
甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。

核 酸

DNA:主要分布在细胞核中,少量存
在于线粒体、叶绿体内。

RNA:主要分布在细胞质中

三、核酸的化学结构
1.核酸的组成元素:C、H、O、N、P等 2.核酸的基本组成单位:核苷酸
磷酸
含氮碱基

五碳糖

3.DNA的化学结构
⑴基本组成单位:脱氧核苷酸

A
腺嘌呤脱氧核苷酸

G
鸟嘌呤脱氧核苷酸

C
胞嘧啶脱氧核苷酸

T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸

⑵脱氧核苷酸链
A

T

连 接

T

A

G

C

C

G

⑶DNA分子的多样性和特异性 多样性:四种脱氧核苷酸的数目、比率和 排列顺序不同。 特异性:不同生物个体具有不同的DNA

4.RNA的化学结构
基本组成单位:核糖核苷酸

A
腺嘌呤核糖核苷酸

G
鸟嘌呤核糖核苷酸

C
胞嘧啶核糖核苷酸

U
尿嘧啶核糖核苷酸

核糖核苷酸链

接连

DNA与RNA的比较
DNA
主要存在部位 基本组成单位 碱基种类 五碳糖种类 核苷酸链 细胞核 脱氧核苷酸 A、G、C、T 脱氧核糖

RNA
细胞质 核糖核苷酸 A、G、C、U 核 糖

两条脱氧核苷酸链 一条核糖核苷酸链

巩固练习
1.下列关于核酸的叙述,正确的是( C ) A.核酸由C、H、O、N四种元素组成 B.在真核细胞内,核酸只存在于细胞核内 C.组成核酸的基本单位有8种 D.除病毒外,一切生物都含有核酸 2.由碱基A、C和T可以组成的核苷酸种类是( A.8 C.6 B.5 D.3

B

)

3.玉米根细胞中的DNA分布在下列哪些结构( ①细胞核 ③线粒体 A.①② C.①②③ ②叶绿体 ④细胞质基质 B.①③ D.①②③④

B



4.细胞内的遗传物质是(
A.DNA B.RNA

A



C.DNA或RNA

D.DNA和RNA

5.将用甲基绿和吡罗红染色的人口腔上皮细胞装片
放在显微镜下观察,可以看到( A.细胞核内呈现红色,细胞质内呈现绿色 B.细胞核内呈现绿色,细胞质内呈现红色 C.细胞核和细胞质都呈现绿色

B



D.细胞核和细胞质都呈现红色
6.DNA分子完全水解后,得到的化学物质是( A.核苷酸、五碳糖、碱基 C.核糖、五碳糖、碱基 B.核苷酸、磷酸、碱基 D.脱氧核糖、磷酸、碱基

D



课后探讨题:
1.在临床上,医生常给患急性肠炎的病人点滴输入葡 萄糖盐水,想一想医生为什么这样做?

2.糖类都是甜的吗?米饭和馒头在嘴里多嚼一会会感
到有甜味,这是为什么? 3.儿童适当多晒太阳,有利于预防佝偻病,为什么? 4.种子在入库储存前为什么要晒干处理?但为什么不 能加热烘烤干呢?

5.为什么很多老年人晚上睡觉时常有抽搐(通常称做
“抽筋”)现象?应该怎样预防呢?

第二章 组成细胞的分子
第4节 细胞中的糖类和脂质

思考:
1.这些食物含有的能量一样吗?

2.图中能尽快补充能量的食物是什么

糖类是主要的能源物质

一、细胞中的糖类
1.元素组成: C、H、O 2.种类: 3.功能: 单糖、二糖、多糖 生命活动的主要能源

阅读课本P30-31“细胞中的糖类”并完成下表

种类 五碳 糖 单 糖 六碳 糖 核糖

分布 细胞中都有

功能 组成RNA的成分 组成DNA的成分 主要的能源物质

脱氧核糖 细胞中都有 葡萄糖 细胞中都有

果糖
半乳糖

植物细胞中
动物细胞中

提供能量
提供能量

种类 麦芽糖

分布 发芽的小麦、谷 粒中含量丰富 蔗糖、甜菜中含 量丰富 人和动物乳汁中 含量丰富

功能

二糖
蔗糖

都能提供能量

乳糖

种类

分布
植物粮食作物的 种子、变态茎或 根等储藏器官中 植物细胞的细胞壁 中 动物的肝脏中

功能
储存能量

淀粉 多糖 纤维素 肝糖原

支持保护细胞 储存能量, 调节血糖 储存能量

肌糖原 动物的肌肉组织中

单糖、二糖、多糖是怎样区分的?
1.单糖:不能水解的糖。 2.二糖:由两分子的单糖脱水缩合而成。

葡 萄 糖

葡 萄 糖

果 糖

葡 萄 糖

葡 萄 糖

半 乳 糖

麦芽糖

蔗糖
几种二糖的组成示意图

乳糖

构成它们的基 本单位都是葡 萄糖!

3.多糖:由许多的葡萄糖分子连接而成。

单糖、二糖和多糖的转化过程

多糖

二糖

单糖

思 考:
糖尿病与糖的摄取有关吗?为什么要严格限制 糖尿病人的甜味食品以及馒头、米饭等主食? ?有人认为,吃糖过多或吃得过饱,即使不吃肥肉 也很容易引起肥胖,你认为对吗? 男性:标准体重(kg)=身高(cm)-105 女性:标准体重(kg)=身高(cm)-100

二、细胞中的脂质
1.组成元素:主要是C、H、O,有些含有P和N
2.种类及功能

脂肪: 细胞内良好的储能物质,还具有隔热、
保温、缓冲和减压的作用

磷脂:构成细胞膜、细胞器膜和核膜的主要
成分

固醇:包括胆固醇、性激素和维生素D;对人
体的代谢起到很重要的调节作用

三、生物大分子以碳链为骨架
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,由许多单体连接成多聚体。

第二章 组成细胞的分子
第5节 细胞中的无机物

一、细胞中的水
1. 水在细胞中的含量
⑴生物种类不同含水量不同:水生生物>陆生生物 水母 ⑵同一生物在生长发育的不同时期,含水量也不同

幼儿和老年人

幼儿和成人体内的含水量

⑶在不同的组织、器官中,水的含量也不相同

2. 水的存在形式及生理功能
形式 自由水 定义 含量 功能

1.是细胞内的良好溶剂 细胞中游离 态的水,可 95%以上 2.参与细胞内的生化反 应 以自由流动 3.运送养料和代谢废物 细胞中与其 他化合物结 约4.5% 合的水

结合水

是细胞的组成成分

巩固练习
刚刚收获的小麦种子经暴晒,失去了大量的 水份,这些水属于( );再将晒干的种子

放在试管内用酒精灯加热,试管上将出现小水珠,

这些水属于(

);再点燃种子,最终会得
)。

到一些灰白色的灰烬,这些灰烬是(

二、细胞中的无机盐
1.存在形式:大多数以离子的形式存在
2.生理作用: ?细胞中许多有机物的重要组成成分

?维持细胞和生物体的生命活动
?维持细胞的酸碱平衡

水母

幼儿和老年人

幼儿和成人体内的含水量

第三章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜-系统的边界

材料1

科学家用显微注射器将一种叫做

伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩 散到整个细胞,却不能逸出细胞。
动动 脑筋

伊红为什么不会逸出细胞? 此实验说明了什么? 细胞作为一个完整的系统,它有边界

系统的边界—— 细胞膜

神经细胞之间的联系

高等植物细胞之间通过 胞间连丝进行信息交流

实验: 体验制备细胞膜的方法
1.选择材料: 猪成熟的红细胞
2.实验原理: 红细胞吸水胀破 3.实验过程 思考:如何将盖玻片下的生理盐 水换成蒸馏水? 4.用离心从混合液中分离出纯度较高的细胞膜

一、制备细胞膜

正常红细胞形态

一、制备细胞膜

红细胞吸水后形态

一、制备细胞膜

红细胞失水后形态

一、制备细胞膜
提取红细胞 使红细胞吸水破裂 离心分离

一、体验制备细胞膜

一、体验制备细胞膜

一、体验制备细胞膜

二、细胞膜的成分
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

脂质(约50%) 蛋白质(约40%) 糖类(约2%-10%)
百分含量%

脂质

蛋白质

糖类

主 细 脂质(磷脂最丰富)大约占50% 要 胞 蛋白质 大约占40% 成膜 分 的 糖类 大约占2%~10%

的细 功胞 能膜

将细胞与外界环境分开,保 证细胞内部环境的相对稳定 控制物质进出细胞

进行细胞之间的信息交流

细 胞 决定 膜 的 结 构

细胞壁
成分:纤维素和果胶 功能:支持和保护 特点:全通透性

基础训练
1.下列哪一项不属于细胞膜的功能( A.控制物质进出细胞 B.将胰岛细胞形成的胰岛素,分泌到细胞外 C.提高细胞内化学反应的速率 D.作为系统的边界,维持细胞内环境的稳定

C

)

基础训练
2.科学家常用哺乳动物红细胞作材料来研究细胞
膜的组成,是因为( )

A.哺乳动物红细胞容易得到
B.哺乳动物成熟红细胞内没有核膜、线粒体膜 等膜结构 C.哺乳动物红细胞在水中容易涨破 D.哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下容

B

易观察到

拓展题
科研上鉴别死细胞和活细胞,常用“染色排除法”。

例如,用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色,而
活的动物细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。你能解 释“染色排除法”的原理吗?

活细胞的细胞膜具有控制物质进出的能力,染色
剂无法进入细胞内,所以活细胞不会被染色;当细胞 死亡后,细胞膜随之失去控制物质进出的能力,染色 剂进入细胞,细胞被染成蓝色。根据细胞是否被染色 来细胞是否具有活力。

课后 动动手
请注意搜集日常生活中一些废弃物(塑料小 球、废铁丝、泡沫板……),试着用它们制造一个 细胞膜结构的模型

动植物亚显微结构

植物细胞比动物细胞多了哪几种结构?
? 叶绿体 ? 液泡 ? 细胞壁

细胞的结构
细胞膜 细胞器 线粒体、叶绿体(2层膜) 内质网、 高尔基体 液泡、溶酶体 (1层膜) 核糖体、中心体(无膜 )

细胞质

细胞质基质 :水、无机盐、脂质、糖 类、核苷酸和多种酶

细胞核

形态结构——杆状或粒状

? 存在于动植物细胞中;

? 双层膜;含有少量的DNA
? 内膜向内折叠形成嵴;

线粒体亚 显微结构

? 细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的 “动力车间”。

分析下述例子,说明线粒体有何功能,分布上 有何特点?
1.生长旺盛的细胞或生理功能活跃的细胞中线粒体居多

(如肝细胞中线粒体多达2000个,一般细胞为几十至几
百个),在代谢衰退的细胞中线粒体较少。

1.鸟翼的肌原纤维、精子的尾部基端线粒体较多。
2.线粒体一般是均匀地分布在细胞质基质中,但它在活 细胞中能自由地移动,往往在细胞内新陈代旺盛的道听 部位比集中。例如在小鼠受精的分裂面附近比较集中。

问题小结
线粒体大多是颗粒状、短线状, 一般情况下均匀地分布在细胞质基质 中、但它在活细胞中能自由移动,往 往在细胞内代谢旺盛的部位比较集中。 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,

为细胞生命活动提供能量。所以,线
粒体是细胞的“动力车间”。细胞生

命活动所需的能量,95%来自线粒体。

?
?

存在于绿色植物细胞中;
双层膜结构;

?
?

内有基粒,由多个类囊体垛叠而成;
绿色植物进行光合作用的细胞器,是植物细胞的

“养料制造车间”和“能量转换站”。
?

含有少量的DNA

高尔基体结构图

? ? ? ?

存在于动植物细胞中;
位于细胞核附近的细胞质中; 单层膜结构; 与细胞分泌物形成有关,对蛋白质进行加 工和转运,植物细胞分裂时与细胞壁的形 成有关;

?

“发送站”。

内质网结构图

? ? ? ? ?

存在于动植物细胞中; 广泛分布于细胞质中,成网状; 分为粗面和光面两种; 单层膜结构; 细胞内蛋白质合成和加工、以及脂质合成的 “车间”。

1.分泌蛋白质是在哪里合成的?
分泌蛋白是在内质网上的核糖体中合成的。

2.分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,经过了哪 些细胞器或细胞结构?尝试描述分泌蛋白的 合成和运输过程。

3.分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗?
能量由哪里提供?

科学家用3H标记亮氨酸
供给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋

白质。 3分钟后标记的氨基酸出
现在附有核糖体的内质网中。 117分钟后,标记的氨基酸 出现在细胞膜内运输蛋白质的囊 泡及细胞外的分泌物中。

核糖体上合成的分泌蛋白,首 先进入内质网腔内,加工形成比较 成熟的蛋白质。然后内质网以出芽 方式形成具膜的小泡将它运输到高

尔基体进行进一步的加工。经高尔
基体加工成熟的蛋白质再形成分泌 囊泡,通过细胞膜排出细胞外面。 在这个过程中,内质网膜可通

过小泡转化成高尔基体膜,高尔基
体膜又可通过分泌囊泡形成细胞膜。

核糖体:合成牛奶中的蛋白
质(半成品)

奶牛的乳 腺细胞

内质网:把这些半成品运输
到高尔基体。

高尔基体:对即将分泌出来的牛
奶蛋白质进行最后的浓缩和加工。

线粒体为 整个过程提 供能源保障

细胞膜,细胞器的膜和核膜等共同组成生物

膜系统
生物膜在生命活动中的作用
1.细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同

时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传
递的过程中起着决定性作用。 2.许多重要的化学须应需要酶的参与,广阔的膜面积为 多种酶提供了大量的附着点。 3.细胞内的生物膜把细胞器分隔开,如同一个个小的区

室,这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而

不会互相干扰,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。

(一)问题探讨
1.提示:细胞核在细胞的生命活动中起控制作用,如

细胞核内贮存的遗传物质携带着遗传信息,可以控
制蛋白质的合成,而蛋白质是生命活动的体现者,

所以细胞核可以比喻为部队的司令部等。
4.提示:不能。细胞生长需要蛋白质等多种物质作基

础,细胞分裂需要遗传物质的复制和相关蛋白质的
合成,如果没有细胞核,这些生命活动都不能进行。

什 么 是 细 胞 核 ?

立体结构

平面结构

变形虫实验
切成两半的变形虫,有核部分能继续生活,无核 部分死亡。如果在去核后3天,再将无核部分植入新核, 这个变形虫生活正常。这个实验说明什么问题?

死亡

死亡
植入新核

正常生活

死亡

(二)资料分析
1.提示:美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。生物体 性状的遗传主要是由细胞核控制的,因为细胞核中有 DNA,DNA是主要的遗传物质。DNA上有许多基因,通过 指导蛋白质的合成,控制生物的性状。
2.没有细胞核,细胞就不能分裂、分化。

3.细胞核是细胞生命活动的控制中心。
4.生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。

5.细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。

一、细胞核的结构
1.核膜:
1)结构: 双层膜组成 2)成分: 磷脂分子和

核膜 核孔 核仁 染色质

蛋白质分子
3)核孔: 大分子物质的通道, 如核酸、蛋白质。

2.核仁:
通常是匀质的球形小体。

在细胞有丝分裂过程中,
核仁周期性地消失和

核膜 核孔 核仁 染色质

重建。

3.染色质
1)概念:主要指细胞核内容易被碱性染料 染成深色的物质。 2)化学成分:主要是DNA和蛋白质

3.染色质和染色体
染色质=DNA+蛋白质

3)染色质与染色体的关系 染 螺旋化(短粗状) 染 色 色 质 解旋(细丝状) 体 (分裂间期) (分裂期)
染色质和染色体是细胞中同一种物 质在不同时期的两种形态。

二、细胞核的主要功能
遗传物质储存和复制的场所

细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心

(四)技能训练
1.细胞无核部分随着培养天数的增加,死亡个数迅速

增加,第4天就没有存活的了,这是因为没有细胞核,
细胞的生命活动就无法进行。而细胞有核部分存活个

数和时间都要比无核部分多和长,说明细胞核对于细
胞的生命活动是不可或缺的。 2.提示:细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两 方面,一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害, 导致部分细胞死亡;二是细胞的正常凋亡。

练习巩固
一、填充题 1.染色质在 细胞分裂间期 成为细长的丝,交织成网

状。在 分裂期

,细胞核内长丝状的染色质高度螺

旋化,缩短变粗,成染色体形态。

在 有丝分裂结束时 ,细胞核中的染色体逐渐解开螺
旋,又恢复到细丝状染色质的形态。因此说,染色质 和染色体是 同一种物质 在 不同时期细胞中 的两种 形态。

2.组成染色质和染色体的主要物质是(
A.DNA和RNA; B.蛋白质和DNA;

B

)

C.蛋白质和RNA; D.DNA和脂类。

第四章
第1节

细胞的物质输入和输出
物质跨膜运输的实例

一、渗透作用
半透膜:半透膜 是一类可以让小 分子物质通过而 大分子物质不能 通过的一类薄膜 的总称

渗透作用装置

分析实验现象
1.第一组装置的 漏斗管内液面为什么会升高? 由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水

分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量,使得
管内液面升高。 2.第二组装置,用纱布代替玻璃纸,漏斗管内液面 还会升高吗? 用纱布替代玻璃纸时,因纱布的孔隙很大,蔗 糖分子也可以自由通透,因而液面不会升高。

分析实验现象
3.第三组装置,清水换成同样浓度的蔗糖溶液,结
果会怎样? 半透膜两侧溶液的浓度相等时,单位时间内透 过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水

分子数量,液面也不会升高。
4.水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗? (友情提醒)半透膜,水分子可以自由通过。

不是的,水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中,
也能从漏斗中扩散到烧杯中,只不过,在单位时间内, 从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。

得出结论
水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件 半透膜 半透膜两侧溶液浓度差

渗透作用

:水分子(或其他溶剂分子)透

过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散,
称为渗透作用

条 件
①具有半透膜(主要) ②半透膜两侧的溶液浓度不同

课题一 水分子的跨膜运输
问题:细胞是否会发生渗透作用呢?
(一)动物细胞的吸水和失水 分析右图,一段时间后红细 胞会发生什么变化?
放到清水中,细胞不断吸水 膨胀直至胀破。
红细胞置于清水中

疑问?红细胞是否也是发生渗透作用呢?

课题一

水分子的跨膜运输

【探究】红细胞是否具有发生渗透作用的条件 细胞膜 相当于半透膜,为 问题一 红细胞的 什么?
因为,细胞膜同样具有有些物质可以通过,而有些 物质不能通过的特点。

问题二

什么情况下,红细胞会发生吸水或失水?
当外界溶液浓度>细胞质基质浓度时, 红细胞失水;

当外界溶液浓度<细胞质基质浓度时, 红细胞吸水。

课题一

水分子的跨膜运输

【总结】红细胞发生渗透作用的条件 1.细胞膜相当于半透膜 2.外界溶液与细胞质基质存在浓度差

【思考】

课题一

水分子的跨膜运输

1.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗? 不可以,因为血红蛋白是大分子,不能透过细胞膜。 2.当外界溶液浓度过低时,红细胞会发生什么变化?原因 会发生吸水并且胀破 ,因为外界溶液浓度过低,红 细胞不断吸水,而细胞膜的伸缩性是一定的,超过了这个 限度,细胞就会破裂。 3.红细胞吸水或失水的多少与什么有关? 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓 度差,一般差值越大,吸水或失水越多。

4.如果将红细胞放置于生理盐水中呢,细胞有什么 变化?原因?
红细胞不吸水也不失水,保持细胞原有的形态。因 为外界溶液浓度=细胞内浓度,所以单位时间渗入的水 分子数量等于渗出的水分子数量,水分子的运动达到动 态平衡,因此表现细胞既不吸水也不失水。

课题一

水分子的跨膜运输

问 题
1.植物细胞会出现失水的情况吗? 2.植物细胞在什么情况下会失水?
当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时

3.原生质层是否相当与半透膜?

2.植物细胞的吸水与失水

【探究】植物细胞

原生质层

相当于半透膜

探究实验:植物细胞的吸水和失水
提出问题(原生质层是一层半透膜吗?)

作出假设(原生质层相当于一层半透膜)
设计 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液 方案 中,观察其大小的变化;再将细胞浸润
在清水中,观察其大小的变化。

设计实验

预期 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变 结果 小,细胞皱缩;在清水中植物细胞的中
央液泡会变大,细胞膨胀。

进行实验 (按预定方案进行实验) 分析结果 (分析实验结果,得出结论:??)

表达与交流(总结,写实验报告并适当交流)

植物细 胞的质

壁分离
及复原

实验现象:
中央液 泡大小 蔗糖 溶液 变 小 逐渐恢复 原来大小 原生质层 的位置 原生质层脱 离细胞壁 原生质层恢 复原来位置 细胞 大小 基本 不变 基本 不变

清水

得出结论
植物细胞原生质层相当于一层半透膜, 成熟的植物细胞靠渗透作用吸水。细胞液 与细胞外界溶液发生了渗透作用。

2.质壁分离及复原现象

物质跨膜运输的其他实例
实例一 培养液中的离子浓度
水稻 番茄 初始浓度

0 Mg2+ Ca2+ Si4+ 离子 1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高?是不是水 稻不吸收反而向外排出呢? 2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗?

3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的,其他物质的
跨膜运输也是这样吗? 水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的,其他物

质的跨膜运输并不都是这样,这取决于细胞生命活
动的需要。 4.细胞对物质的吸收有选择吗?如果有,这种选择性有 普遍性吗? 细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具 有普遍性。

巩固练习
1.以下可以发生渗透作用的是(
A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中 C.烈日下菠菜叶子下垂 D.放在盐水中的萝卜变软

D



2.a、b、c是三个相邻的细胞,已知a细胞液浓度> b 细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示,能正确表示水 分在三者之间关系的是(

C



a b A c

a

a

a

b
B

c

b
C

c

b
D

c

3.田间一次施肥过多,作物变得枯萎发黄,俗称“烧 苗”。其原因是(

B



A.根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.根细胞不能从土壤中吸水 C.根系不能将水向上运输 D.根系被肥料分解释放的热能烧毁

4.利用高浓度盐水(NaCl溶液)杀菌防腐的原理 是(

D



A.盐水中的Cl-有杀菌防腐的作用 B.盐水中的Na+不利于细菌的生活

C.盐水是中性的,不适于细菌的生活
D.由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡

进行实验
1.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶,外表皮紫色较浓的更好。用解剖刀 或刀片在叶片外表皮划一0.5 cm见方的“井”字。 2.用尖嘴镊从“井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮 撕下,平铺在载玻片中央。

3.用小滴管在表皮上滴一滴质量分数为30%的蔗糖溶液,盖上盖
玻片。用吸水纸吸去多余液体。 4.在显微镜下观察,可见原生质缓慢收缩,逐渐出现与细胞壁 5.在盖玻片的一侧滴加清水,用吸水纸在盖玻片的另一侧吸收, 使清水置换蔗糖溶液。 6.在显微镜下观察,可见质壁分离现象缓慢复原。

分离的现象,直到原生质收缩成球状小团,与细胞壁完全分开。

交 流
1.实验结果与你与预期相吻合吗?它是否支持你所作出

的假设?如果有的结果与预期有所不同,你认为应当作
怎样的解释? 2.如果没有细胞壁,实验结果会有什么不同? 不会发生质壁分离现象,只发生渗透作用的吸水或失水

3.如果滴加的是0.5克ml的蔗糖溶液,实验结果会有什 么不同? 高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡,
不可能发生质壁分离复原

讨论
1.正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能过细
胞膜外吗? 红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。 2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当与什么膜? 红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。 3.当外界溶液的浓度低时,红细胞一定会吸水而涨 破吗?

当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时,红 细胞一般会因持续吸水而涨破。

讨论
4.红细胞吸水或失水的多少取决与什么? 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内 外浓度的差值。一般情况下,差值较大时吸水或失 水较多。

细 胞 膜 的 主 要 成 分

脂质(磷脂最丰富) 大约占50%

蛋白质

大约占40%

糖类

大约占2%—10%

材料一
①1859年,E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞 膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂 质的物质,也容易穿过膜,反之,不容易溶于脂质的

物质,也不容易穿过膜。
②1897年,Crijins和Hedin用红细胞做实验,同样也

证明分子的通透性与其在脂质中的溶解度有关,且溶解
度越大越容易通过。
动动脑 筋

你从以上实验中能得出什么结论?并说明理由。 细胞膜的组成成分中含有脂质

材料二
1925年荷兰科学家Gorter和Grendel从细胞膜中 提取脂质,铺成单层分子, 发现面积是细胞膜

的2倍
结论:细胞膜中的磷脂是双层的

磷 脂 分 子

材料三

电镜下观察细胞膜有“暗-亮-暗”结构图 像

猜想: 细胞膜的组成成分中还含有其它物质

材料四
科学家对细胞膜化学成分深层分析发现,细胞膜 会被蛋白酶分解(提示:蛋白酶是生物体内普遍存在 的只对蛋白质分解起催化作用的物质)。

你从以上实验中能得出什么结论? 细胞膜的组成成分中还含有蛋白质

动动 脑筋

糖类

磷脂双分子层 蛋白质分子

细胞膜结构示意图

亲水头部

疏水尾部

磷脂是一种由甘油,脂肪酸和磷酸所组成 的分子,“头”部是亲水的,“尾”部是疏水 的。

(二)思考与讨论1
3.提示:因为磷脂分子的“头部”亲水,所以 在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下

与水面接触,尾部则朝向空气一面。科学家
因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2倍,才得出膜中的脂质必然排列为连续的 两层这一结论。

流动镶嵌模型的基本内容:
1.磷脂双分子层构成膜的基本支架。
(其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧,疏水性的

尾部朝向内侧)

2.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。
(体现了膜结构内外的不对称性)

3.磷脂分子是可以运动的,具有流动性。

(其分子的运动有多种形式)
4.大多数的蛋白质分子也是可以运动的。 (也体现了膜的流动性) 5.细胞膜外表,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类 结合形成的糖蛋白,叫做糖被。 (糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系)

想象空间
发挥空间 想象力,想象 一个近似球型 的细胞,其细 胞膜的磷脂双 分子层的三维 立体结构!

胆 磷 甘

碱 酸 油

脂肪酸

不溶于脂质的物质

溶于脂质的物质





细胞膜

白细胞吞噬病毒的过程

附: 磷脂(膜脂)的运动有多种形式:
1.侧向扩散; 2.旋转运动; 3.摆动运动;

4.伸缩运动; 5.翻转运动; 6.旋转异构

一、被动运输
被动运输:物质进出细胞,顺浓度梯度的扩散方式。

自由扩散: 物质通过简单的扩散作用进 出细胞。 协助扩散:进出细胞的物质借助载体 蛋白的扩散。

1.自由扩散:

特征:
1.顺浓度梯度运输 2.不需要载体 3.不需要消耗能量

自由扩散

2.协助扩散:

特征: 1.顺浓度梯度运输 2.需要载体参与 3.不需要消耗能量

(二)思考与讨论
1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二 者都是顺物质的浓度梯度进行的。 2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞 消耗能量。不同之处是:前者不需要蛋白质的协 助,后者必须有蛋白质的协助才能实现。 3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度

进行的,不需要细胞消耗能量,所以统称为被动
运输。

二、主动运输:
物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧,需要 载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应 所释放的能量,这种方式叫做主动运输。

主动运输

特征:
1.逆浓度梯度运输 2.需要载体 3.需要消耗能量

主动运输

主动运输的意义:
保证了活细胞能够按照生命活动的需要,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。

注意:
主动运输:能够体现对矿质离子选择性

对比
比较三种物质运输方式的异同:
项 目 自由扩散
顺浓度梯度 不需要

协助扩散
顺浓度梯度 需要

主动运输
逆浓度梯度 需要 需要消耗

运输方向
是否需要载 体蛋白 是否消耗细 胞内的能量 代表例子

不消耗
氧气、水、 二氧化碳等 通过细胞膜

不消耗 葡萄糖通 过红细胞

葡萄糖、氨基酸通 过小肠上皮细胞膜; 离子通过细胞膜等

三、胞吞和胞吐
一些大分子或物质团块的运输,是通过胞吞

和胞吐作用来实现的。 胞吞:物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜,从细胞
外进入细胞内的过程。(如果进入的是固态物质,

称为吞噬;如果进入的是液态物质,称为胞饮。)
胞吐:物质以囊泡的形式通过细胞膜,从细胞内排 到细胞外的过程。

运 输 速 率

运 输 速 率

运 输 速 率

浓度差 浓度差 运 输 速 率 耗氧量 细 胞 内 浓 度 (细胞外浓度) 浓度差 时间

思考!

上面几幅坐标图中所表示的分别 是哪种物质运输方式?为什么?

(四)技能训练
1.K+和Mg
2+是通过主动运输进入细胞的。

2.Na +和Cl -是通过主动运输排出细胞的。 3.提示:因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较 大,细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。

第一节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的作用和本质

问题探讨
斯帕兰扎尼实验
过程: 肉块放入小金属笼内,让鹰吞下 现象:肉块消失了 推测: 是胃内的化学物质将肉块分解了 证明: 收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是 否也能将肉块分解 本实验能证明:胃具有化学消化的作用

一、酶的作用和本质
1.细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着许多 化学 反应,统称为细胞代谢是生命活动的基础。 合成代谢(同化作用) 分解代谢(异化作用) 2.酶在代谢中的作用

酶在细胞代谢中的作用
2 H2O2 → 2 H2O + O2
1.常温下反应 加入试管直接观察 酒精灯加热 滴加FeCl3溶液 猪肝研磨液

2.加热
3.Fe3+做催化剂 4.过氧化氢酶

比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
步骤 一 二
H2O2 浓度

1
3% 2ml

试管编号 2 3
3% 2ml 3%

4
3%

说明 变量
无关变量

剂量 反应条件

2ml

2ml

常温

90℃ FeCl3
大量 较多

肝脏研 磨液 自变量

剂量

2滴清水 2滴清水 8滴 2滴

2滴
大量

结 气泡产生 不明显 少量 果 卫生香燃烧 不复燃 不复燃 结论

复燃 复燃 变亮 过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样

因变量

y=kx+z y=k·x

比较过氧化氢在不同条件下的分解速率 对照实验 步骤
一 H2O2 浓度 剂量 二 反应条件 剂量
对照组

1 3%
2ml

实验组 试管编号 2 3

4
3%
2ml

说明
无关变量

3%
2ml

3%
2ml

常温

90℃ FeCl3
较多

肝脏研 磨液 自变量

2滴清水 2滴清水 2滴

2滴
大量

结 气泡产生 不明显 少量 果 卫生香燃烧 不复燃 不复燃 结论

变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解 速率不一样

因变量

酶在细胞代谢中的作用
各条件使反应加快的本质:
加热: 提高分子的能量

Fe3+: 降低化学反应的活化能
酶: 更显著地降低化学反应的活化能 正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温 和的条件下快速进行。

分子从常态转变为容易发生化学反应的活 跃状态所需要的能量称为活化能
加热
能 量

………………

活 化 能
反应物
产物

反应进程

催化剂在化学反应中的作用
能 量

主要特点

………………
活 化 ..………… 能
反应物

无机 催化剂

降低反应所需的活化能
条件 活化能 本身的量与化学性质不变
/ kJ.mol-1 75 无催化剂催化 参与反应,不提供能量
用胶态铂催化 54

过氧化氢酶

29

产物

反应进程

酶的作用:
同无机催化剂相比,酶降低活化能的作

用更显著,因而催化效率更高。

3.酶的本质

A.酶本质的探索:
(1)1857年,法国 巴斯德 通过显微镜观察,提出酿酒中发酵是由于酵 母细胞的存在

结论:没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒
精的

(2)德国

李比希

结论:发酵是酵母细胞中的某些物质,但这些物

质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
(3)德国 毕希纳

过程:
结论:将酵母细胞中引起发酵的物质称为

酿酶

(4)美国

萨姆纳

1926年,从刀豆种子中提出脲酶结晶,脲酶是 一种蛋白酶 20世纪30年代,相继提出了多种酶的蛋白结晶 结论:酶是一类具有催化作用的蛋白质

(5)20世纪80年代

切赫、奥特曼

发现少数RNA也具有生物催化作用 结论: 酶是具有催化作用的有机物,其中绝大多数是 蛋白质,少数是RNA

B.酶的定义:
酶:是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。 绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA 怎样验证酶的存在? 与双缩脲反应 催化脂肪酶水解的酶是?主要的合成部位? 判断:酶是蛋白质 所有的细胞都能产生酶

酶在细胞代谢中的作用
各条件使反应加快的本质:
加热: 提高分子的能量

Fe3+: 降低化学反应的活化能
酶: 更显著地降低化学反应的活化能 正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温 和的条件下快速进行。

课堂练习
为了验证加酶洗衣粉是否比普通洗衣粉有更 强的去污力,有一个生物实验小组把同样的脏布 条放在不同的烧杯内浸泡 浸泡时 间 20min

烧杯 1

条件

水量 500mL

水温 40℃

2

加酶洗 衣粉 普通洗 衣粉

500mL

60℃

20min

1.请设计实验来验证加酶洗衣粉对何种污渍起作 用。 2.请设计一则加酶洗衣粉的商业广告,广告时间

为一分钟。设计广告时要注意用语的科学性和
艺术性,既反映产品的科技含量,又有浓郁的

生活气息,还要符合广告法。

第一节 降低化学反应活化能的酶
一 酶的特性

二、酶的特性
1.高效性

(意义)
2.专一性

一中酶只能催化一种或一类化学反应
3.多样性 4.作用条件比较温和

酶活性:酶对化学反应的催化效率

最适的温度和PH条件下,
酶的活性最高 不同的酶具有不同的最适的温度和最适PH

过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到 破坏,使酶永久失活。 (不可逆) 低温,不破坏酶的空间结构,只是降低酶的活性。 (可恢复)

总结酶
1.产生部位和作用部位:
所有的活细胞

细胞内、细胞外、体外
2.作用: 催化作用 降低活化能

3.本质:有机物(绝大多数、少数)

具备蛋白质的性质
(合成受遗传物质的控制、与双缩脲反应为紫色、

可水解为氨基酸)
4.同无机催化剂一样,

只改变反应速率,不能改变反应方向和终产
物的浓度,在化学反应前后本身不发生改变。

5.酶的特性
高效性 专一性

多样性
作用条件比较温和

(1)细胞中主要是由什么细胞器来产生能量的?

(2)细胞中有哪些生理过程在不断地消耗着能量?
(3)细胞内存在有糖类、脂肪等有机物,这些有机

物含有大量且稳定的能量,但某项生命活动可能
不用大量的能量就足以进行,而且糖类、脂肪中

储存的能量又过于稳定,不易被生物体利用,细
胞又是怎样解决这一矛盾的呢?

讨论:
1.萤火虫发光的生物学意义是什么? 2.萤火虫体内有特殊的发光物质吗? 3.萤火虫发光的过程有能量的转换吗?

萤火虫发光器
用小刀将数十只萤火虫的 发光器割下,干燥后研磨成粉末, 取三等份分别装入三支试管,各 加入少量水使之混合,置于暗处,

可见试管内有淡黄色荧光出现,
约过15分钟荧光消失

蒸馏水
2ml

医用葡萄 糖溶液2ml

ATP注射 液2ml

萤火虫发光器 的经典实验

A

B

C

A

B

C

问题思考:
1.选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。

(参考答案:主要是它发光的现象容易观察等)
2.将发光器捣碎的目的: (参考答案:增大发光细胞与溶液接触面积,加快化学反 应速度。) 3.本实验的原理是: (参考答案:蒸馏水不是能源物质,葡萄糖不是直接的能 源物质,他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光,而

ATP能使离体的发光器重新发光)

功能:
具有改善肌体代谢的作用,同时又是体内能量的 主要来源。目前普遍用于心力衰竭、心肌梗塞、脑动 脉硬化、冠状动脉硬化等等,并发现其具有抗癌作用, 可望成为有前景的抑癌剂。

二、ATP的结构简式
H—N—H C N C H N C C—H C N C H H C O H H C H C C H O O P OH O O O O N

~P
OH

~P
OH

OH

OH OH

P

P P

高能磷酸键

P~P~P
腺嘌呤 核糖
三个磷酸基团 腺苷(A)

ATP

分子结构 简 式

A—P~P~P

三磷酸腺苷

ATP分子中具有高能磷酸键

A—P~P~P
~高能磷酸键:30.54KJ/mol
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物

A-P~P~P A-P~P P
ADP+Pi(磷酸) + ATP


能量

资料分析
1.一个成年人在平静状态下,24小时将有40kg的ATP 发生转化,而细胞内ATP、ADP的总量仅有2mg~10mg。

2.用32P标记磷酸加入细胞培养液中,短时间内快速分
离出ATP,ATP的总量变化不大,但是大部分ATP末端

磷酸基团却已经带有放射性标记。

ATP与ADP的相互转化: 能 量 的 储 存


能 量 的 释 放

ATP ADP + Pi + 能量 酶 ADP+Pi+能量 ATP

ATP与ADP的相互转化:
1.伴随能量的储存和释放


ATP

ADP +Pi+能量

(能量“通货”)
2.ATP的含量处在动态平衡之中,保证了稳定 供能。

ATP与ADP的相互转化
动物和人 绿色植物

ADP+Pi

能量



ATP

ADP转化成ATP时所需能量的主要来源

光合作用

呼吸作用

光能

ATP

有机物

ATP

ATP是细胞各项生命活动的直接能源

比 较:
ATP— 是新陈代谢所需能量的 直接 来源 糖类是生命活动的主要 能源 物质 有机物 脂肪是生物体的 储能 物质

光能 —是生命活动的最终能量来源

讨 论:
(1)众多能源物质中,ATP这种绝对含量

极少的物质为什么成为直接能源?
(2)为什么ATP是细胞内能量释放、储存、 转移和利用的中心物质,成为生物的

直接能源呢?

讨 论:
(3)ATP对生命的维持是极其重要的,试想:当 产生ATP的过程停止时,会发生什么? (4)ATP在生物体中的绝对含量是极小的,但生 物体中的每一个细胞每时每刻都在消耗着

ATP,但在正常情况下,生物体内的ATP量可
满足机体的要求,奥妙何在呢?

光合 呼吸

ATP

能量
呼 吸

Pi 酶 酶 能量 ADP
主动运输 发光发电 肌肉收缩 大脑思考 物质合成

Pi

ATP是生物体新陈代谢所需能量的直接来源

ATP ADP + Pi + 能量 酶 ADP+Pi+能量 ATP



上面两个反应式可逆的吗?
物质可循环利用 能量是不可循环利用 反应不可逆
动动脑 筋

巩固练习
1.ATP的结构式可以简写成(
A.A - P - P~ P

B



B.A - P~ P~ P

C.A~P~P - P

D.A~P ~ P~ P

2.在细胞内,1mol葡萄糖彻底氧化分解后,释放出

2870kJ的能量。计算:1分子葡萄糖彻底氧化分解
所释放的能量是1分子ATP水解所释放能量的多少倍?

( 94 )

3.ATP分子中大量的化学能储存在 高能磷酸键 _________内。
2分子ADP中含有的腺苷、磷酸基团、高能磷酸 键的数目依次是__、__、__个。 2 4 2

萤火虫发光器 的经典实验

作业:设计出新实验方案并设计出
实验步骤对结果进行预测。注意设

计实验的思路是怎样的?怎样选材?
怎样设计对照?

第5章 细胞的能量供应和利用

实验成果展示:
取干种子(玉米或小麦)100克平均分成 两份装入两个相同容器中: A容器中:干种子 一段时间后 无明显变化 有发热现象

B容器中:干种子+水

一段时间后

细胞呼吸的概念:
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解, 细胞内 氧化分解 最终生成CO2 或其他产物,并且释放出能量的总 生成CO 2 其他产物 释放出能量 过程。 又叫生物氧化。 实质:氧化分解有机物释放能量

问题探讨
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?
两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程; 都能产生CO2等产物,并且都释放出能量。26

2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?
不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化 分解,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构 也就会遭到彻底的破坏。

3.在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放 能量吗?
在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。 但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。

对比
4.呼吸和呼吸作用的区别
呼吸:机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 细胞呼吸也称呼吸作用 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解, 生成CO2或其他物质,释放出能量并生成ATP 的过程。

一、有氧细胞呼吸的过程示意图

有氧呼吸的三个阶段
① 葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质
C6H12O6 酶

2CH3COCOOH +4 [H] + 2 ATP (丙酮酸)

② 丙酮酸彻底分解 场所:线粒体基质
2CH3COCOOH (丙酮酸) 酶

6CO2 +20 [H] + 2 ATP +6H2O

③ [H]的氧化 场所:线粒体内膜 24[H] + 6O2 酶 12H2O + 34 ATP

对比 有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 细胞质 基质 线粒体 线粒体 反应物 主要是 葡萄糖 丙酮酸 [H]、O2 产物 丙酮酸 [H] 释能 少量

CO2、[H] 少量 H 2O 大量

有氧呼吸小结
①主要场所:线粒体 ②能量去向: 一部分以热能形式散失 (1709kJ/mol,约60%) 另一部分转移到ATP中 (1161kJ/mol,约40%) ③总反应式: 酶 C6H12O6+6O2 6CO2+ 6H2O +能量 38个ATP

④有氧呼吸概念: 细胞在____的参与下,通过_______的催化作用,把 多种酶 氧 CO2 _______等有机物_______________,产生_____和 彻底氧化分解 葡萄糖 H 2O _____,释放______,生成_________的过程。 能量 许多ATP

二、无氧呼吸
无氧呼吸:一般是指细胞在缺氧的条件下,通过 酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底 氧化的产物,同时释放出少量能量的过程。

过程:
葡萄糖 丙酮酸


无O2

酒精+CO2+少量能量 (大部分高等植物、酵母菌) 酶

主要场所:细胞质基质

乳酸+少量能量 (马铃薯块茎、玉米胚、脊椎动物 肌细胞、乳酸菌)

无氧呼吸总反应式
C6H12O6 酶 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量

例:高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官 (马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等)

C6H12O6
发酵

2 C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 例:大多数植物、酵母菌
(酒精发酵、乳酸发酵) 微生物的无氧呼吸



同样是分解葡萄糖,为何无氧呼吸只能释放少量能量?
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒 精或乳酸中

无氧呼吸的意义
高等植物在水淹的情况下,可以进行短暂的无 氧呼吸,将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳,释放出 能量以适应缺氧环境条件。 人在剧烈运动时,需要在相对较短的时间内消 耗大量的能量,肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给 能量,满足人体的需要。

三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
场所 细胞质基质、线粒体

无氧呼吸
细胞质基质
不需分子氧、需酶 酒精和CO2或乳酸 释放少量能量,合成 2ATP

不 条件 需分子氧、酶 同 点 产物 CO 、H O
2 2

能量 释放大量能量,合 变化

成38ATP

相 联系 从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同,以后阶段不同 同 实质 点 分解有机物,释放能量,合成ATP

知识总结
呼吸作用的概念

呼 吸 作 用

葡萄糖的初步分解

有氧呼吸 呼吸作 用类型

丙酮酸彻底分解
[H]的氧化 葡萄糖的初步分解

无氧呼吸

VS
1.场所 2.条件

丙酮酸不 彻底分解

酒精发酵
乳酸发酵

3.物质变化

4.能量变化

四、呼吸作用的意义:
1.呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。

2.呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。

五、细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的

枢纽,细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。
1.发酵技术

2.农业生产
3.粮食储藏和果蔬保鲜

课堂练习
线粒体 1.葡萄糖彻底氧化分解的主要场所在—————— 2.人在剧烈运动时,骨骼肌处于暂时缺氧状态,可 以通过无氧呼吸获取能量,此时葡萄糖被分解为—— 乳酸 ———— 与氢结 3.在有氧呼吸过程中,氧气的作用是—————— 合生成水,释放能量。 ———————————————— 有氧呼吸 无氧呼吸 4.生物的细胞呼吸可分为—————— 和 ———————

两种类型,一般情况下供给肌肉活动的能量是通 有氧 过—————— 呼吸提供,其能源物质主要是 葡萄糖 。 ————

5.生物的生命活动所需要的能量主要来自: A.糖类的氧化分解 B.脂类的氧化分解 C.蛋白质的氧化分解 D.核酸的氧化分解

A

6.人体进行有氧呼吸的主要场所是 A.肺细胞 B.内环境 C.线粒体 D.细胞质基质

C

7.与有氧呼吸相比,无氧呼吸最主要的特点是 A.分解有机物 B.释放能量 C.需要酶催化 D.有机物分解不彻底

D

8.新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中,适当延长保鲜时间 的生理原因是 A.呼吸作用减弱 B.呼吸作用加强 C.光合作用减弱 D.促进了物质的分解

A

5.种在湖边的玉米,长期被水淹,生长不好,其原因是 A.根细胞吸收水分过多 B.营养缺乏 C.光合作用强度不够 D.细胞有氧呼吸受阻

D

10.同样消耗1mol的葡萄糖,有氧呼吸的能量转化 效率是无氧呼吸能量转化效率的 A.20倍 B.19倍 C.6倍多 D.12.7个百分点

B

第5章


细胞的能量供应和利用
第三节 光合作用
捕获光能的色素和结构

叶绿体
外膜 内膜 基质 基粒

形态 高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形,每个细
胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及

发育阶段而异。一个叶肉细胞中约有10至数百个叶绿
体,其长3~6μ m,厚2~3μ m。?

运 动
叶绿体在细胞中不仅可随原生质环流运动, 而且可随光照的方向和强度而运动。在弱光下,叶 绿体以扁平的一面向光以接受较多的光能;而在强 光下,叶绿体的扁平面与光照方向平行,不致吸收 过多强光而引起结构和功能的破坏。

叶绿体中色素的种类:
叶绿素 (3/4) 叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色) 胡萝卜素(橙黄色)

类胡萝卜素 (1/4)

叶黄素(黄色)

功 能: 吸收、传递和转化光能

叶绿素色素

吸收可见 的太阳光

叶绿素主要吸收 红橙光和蓝紫光

类胡萝卜素主 要吸收蓝紫光

问题
1.为什么树叶一般都呈绿色? 叶绿素占叶绿体色素的3/4,叶绿素对绿 光吸收量少,绿光被反射出来,叶绿体呈现绿 色。 2.秋天为什么叶子会变黄? 叶绿素解体。

2.提示:是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。

藻类本身的颜色是反射出来的光,即红藻反射出
了红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄色的光。

水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、
绿部分的吸收,即到达深水层的光线是相对富含

短波长的光,所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻
分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红

藻分布于海水深的地方。

一、光合作用的探究历程
1.以前,人们一直以为,小小的种子之所以 能够长成参天大树,完全依靠于土壤。

1771年,(英)普里斯特利(Joseph Priestley)的实验

A组:

B组:

这个实验说明
绿色植物在光照下吸收了二氧化碳, 产生了氧气

1864年,(德)萨克斯(Julius von Sachs)的实验

一 在 半 暗 曝 处 放 光 置 , 几 一 小 半 的 遮 叶 光 片

碘 蒸 气 处 理

这个实验证明: 绿叶在光合作用中产生了淀粉

1880年,(美)恩格尔曼(C.Engelmann)的实验

黑暗中

光照下

这个实验证明:
氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿 色植物进行光合作用的场所

1930年,(美)鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamaen) 用同位素标记法研究光合作用:
1.第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。

C18O

2+H2O

光照

O2

2.第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2

CO2+H2

18O

光照 18 O

2

证明:光合作用释放的O2全部来自于H2O

光合作用的概念及反应式
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能, 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释 放出氧的过程。

CO2+ H2

O*

光能 叶绿体

(CH2O)+ O2*

【探索二】 光合作用的具体过程可以分为几个阶段?

光能

光合作用的过程
叶绿体
ADP+Pi ATP

叶绿素a

e

2C3
NADPH 〔H〕

NADP+

e
光 反 应

[H]

CO2

C5
(CH2O)

H2O

(类囊体的薄膜上)

暗 反 应 (基质中)

O2

【探索二 】 光合作用的具体过程可以分为几个阶段?

光反应阶段 必须有光能才能进行

暗反应阶段

二、光合作用的过程
光反应 暗反应

【探索四】

暗反应可以
分为几个阶 段?其原料

和产物分别
是什么?

【探索三】 光反应可以 包含几个反 应?其原料 和产物分别 是什么?反 应场所是什 么?

光 水的光解: H 2 O 光 2[H]+1/2O 2 光 反 酶 AT P 应 ATP的形成: D P + Pi +能量 A

合 作 C O 2的固定: O 2 +C 5 C 用 暗



2C3
C 6 H12 O 6

反 酶 2 应 C O 2的还原: C 3 [H] ATP

思考:暗反应为什么称之为“暗”反应?

暗反应在光下能不能进行?

【总结】光合作用的过程可以分为两个阶段,光反应
和暗反应,光反应阶段主要是在囊状结构薄膜上利用

光能将水光解成[H]和O2,同时将光能转变成不稳定的
化学能,储存在ATP中;暗反应阶段主要在叶绿体基质

中将CO2中的C通过CO2的固定和CO2的还原储存在有机物
中,同时将ATP中的能量转移到有机物中。

【探索五】要生成1分子的C 6 H12 O 6,需要多少分子
的H 2 O和C O 2 ?

光合作用总反应反应式
6C O2+12H2 O
叶绿体 C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2 光能

【总结】光反应与暗反应的区别与联系
过程
较 比

光反应

暗反应

进行部位 进行条件

类囊体的薄膜
光叶绿体色素酶 水转变成[H]和氧 气;生成ATP

叶绿体的基质中
许多酶,不受光限制 C O2转变为C3,经C O2的 还原为有机物 ATP中活跃的化学能转化 为有机物中稳定化学能

物质转化
能量转化 联系

光能转化为ATP 中活跃的化学能

光反应为暗反应提供[H]和ATP

【探索六】通过学习光合作用的实质是什么?

三、光合作用的实质
1.物质转化:无机物 2.能量转化:光能 有机物 有机物中的化学能

【探索七】光合作用的意义是什么? 1.生物界中有机物的来源 2.生物生命活动所需能量的最终来源

3.调节大气中氧气和二氧化碳的含量
4.对生物的进化有重要作用

四、光合作用原理的运
植物自身因素 环境因素对光合作用的影响 1)光照 2)温度 3)二氧化碳浓度 4)水分

5)矿质元素

影响光合作用的主要外界因素
?

光照

光是光合作用的能量来源,是叶绿体发育和叶 二氧化碳是光合作用的原料之一

绿素合成的必要条件
? ?

二氧化碳 温度 水分 有明显影响

由于温度可以影响酶的活性,因而对光合速率 叶片接近水分饱和时,才能进行正常的光合作 矿质元素直接或间接影响光合作用 一天中,光强日变化对光和速率

?


? ?

矿质营养

光合速率的日变化 日变化的影响最大

1.营养物质包括有机物、无机盐、水等

2.根据获取有机物的方式不同,可以将生物分为:

光能自养生物(绿色植物) 自养生物 化能自养生物(硝化细菌等)

异养生物

光合作用
一、光合作用的场所-----叶绿体
叶绿体中色素的种类、颜色及作用

二、光合作用的过程 1.光反应: 水的光解
ATP的合成

2.暗反应

二氧化碳 的固定
二氧化碳 的还原

三、光合作用的概念和总反应式 四、光合作用的实质 1.物质的转化

2.能量的转化

五、光合作用的意义与应用

120 100 80 60 40 20 0 5? ? 7? ? 9? ? 11? ? 13? ? 15? ? 17? ?

上图是在盛夏的某一晴天,一昼夜中某植物对CO2的 吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题: 光照强度 逐步减弱 , 1.图中D~E段CO2吸收量逐渐减少是因为 以至光反应产生的 ATP 和 NADPH

逐渐减少,

从而影响了暗反应
少,影响了CO2固定。

强度,使 五碳

还原作用 化合物数量减

2.图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低,可能是 (

C
效果



A.光照过强,暗反应跟不上,前后脱节,影响整体
B.温度较高,提高了呼吸作用酶的活性,消耗了较 多的有机物 C.温度高,蒸腾作用过强,气孔关闭,影响了CO2

原料的供应
D.光照过强,气温过高,植物缺水严重而影响光合 作用的进行

巩固练习
1.在光合作用中,糖类是在 暗反应 阶段形成的,氧 气是在 光反应 阶段形成的,ATP是在 光反应 阶段形成 的。
2.某科学家用14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原 子,证明其转移的途径是(

C
ATP
ATP



A.二氧化碳
B.二氧化碳

叶绿素
三碳化合物

C.二氧化碳
D.二氧化碳

三碳化合物
五碳糖

糖类
糖类

3.光合作用过程中释放的氧气来源于(

B



A.二氧化碳

B.水

C.叶绿体

D.葡萄糖

第5章

细胞的能量供应和利用
第三节 光合作用
二 光合作用的原理和应用

一、光合作用的探究历程
1.以前,人们一直以为,小小的种子之所以 能够长成参天大树,完全依靠于土壤。

1771年,(英)普里斯特利(Joseph Priestley)的实验

A组:

B组:

这个实验说明:
绿色植物在光照下吸收了二氧化碳, 产生了氧气

1864年,(德)萨克斯(Julius von Sachs)的实验

一 在 半 暗 曝 处 放 光 置 , 几 一 小 半 的 遮 叶 光 片

碘 蒸 气 处 理

这个实验证明: 绿叶在光合作用中产生了淀粉

1880年,(美)恩格尔曼(C.Engelmann)的实验

黑暗中

光照下

这个实验证明:
氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿 色植物进行光合作用的场所

1930年,(美)鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamaen) 用同位素标记法研究光合作用:
1.第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。
光照

C18O

2+H2O

O2

2.第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2

CO2+H2

18O

光照 18 O

2

证明:光合作用释放的O2全部来自于H2O

光合作用的概念及反应式
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能, 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释 放出氧的过程。

CO2+ H2

O*

光能 叶绿体

(CH2O)+ O2*

【探索二】 光合作用的具体过程可以分为几个阶段?

光能

光合作用的过程
叶绿体
ADP+Pi ATP

叶绿素a

e

2C3
NADPH 〔H〕

NADP+

e
光 反 应

[H]

CO2

C5
(CH2O)

H2O

(类囊体的薄膜上)

暗 反 应 (基质中)

O2

【探索二 】 光合作用的具体过程可以分为几个阶段?

光反应阶段 必须有光能才能进行

暗反应阶段

二、光合作用的过程
光反应 暗反应

【探索四】

暗反应可以
分为几个阶 段?其原料

和产物分别
是什么?

【探索三】 光反应可以 包含几个反 应?其原料 和产物分别 是什么?反 应场所是什 么?

光 水的光解: H 2 O 光 2[H]+1/2O 2 光 反 酶 AT P 应 ATP的形成: D P + Pi +能量 A

合 作 C O 2的固定: O 2 +C 5 C 用 暗



2C3
C 6 H12 O 6

反 酶 2 应 C O 2的还原: C 3 [H] ATP

思考:暗反应为什么称之为“暗”反应?

暗反应在光下能不能进行?

【总结】光合作用的过程可以分为两个阶段,光反应
和暗反应,光反应阶段主要是在囊状结构薄膜上利用

光能将水光解成[H]和O2,同时将光能转变成不稳定的
化学能,储存在ATP中;暗反应阶段主要在叶绿体基质

中将CO2中的C通过CO2的固定和CO2的还原储存在有机物
中,同时将ATP中的能量转移到有机物中。

【探索五】要生成1分子的C 6 H12 O 6,需要多少分子
的H 2 O和C O 2 ?

光合作用总反应反应式
6C O2+12H2 O
叶绿体 C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2 光能

【总结】光反应与暗反应的区别与联系
过程
较 比

光反应

暗反应

进行部位 进行条件

类囊体的薄膜
光叶绿体色素酶 水转变成[H]和氧 气;生成ATP

叶绿体的基质中
许多酶,不受光限制 C O2转变为C3,经C O2的 还原为有机物 ATP中活跃的化学能转化 为有机物中稳定化学能

物质转化
能量转化 联系

光能转化为ATP 中活跃的化学能

光反应为暗反应提供[H]和ATP

【探索六】通过学习光合作用的实质是什么?

三、光合作用的实质
1.物质转化:无机物 2.能量转化:光能 有机物 有机物中的化学能

【探索七】光合作用的意义是什么? 1.生物界中有机物的来源 2.生物生命活动所需能量的最终来源

3.调节大气中氧气和二氧化碳的含量
4.对生物的进化有重要作用

四、光合作用原理的运
植物自身因素 环境因素对光合作用的影响 1)光照 2)温度 3)二氧化碳浓度 4)水分

5)矿质元素

影响光合作用的主要外界因素
?

光照

光是光合作用的能量来源,是叶绿体发育和叶 二氧化碳是光合作用的原料之一

绿素合成的必要条件
? ?

二氧化碳 温度 水分 有明显影响

由于温度可以影响酶的活性,因而对光合速率 叶片接近水分饱和时,才能进行正常的光合作 矿质元素直接或间接影响光合作用 一天中,光强日变化对光和速率

?


? ?

矿质营养

光合速率的日变化 日变化的影响最大

1.营养物质包括有机物、无机盐、水等

2.根据获取有机物的方式不同,可以将生物分为:

光能自养生物(绿色植物) 自养生物 化能自养生物(硝化细菌等)

异养生物

光合作用
一、光合作用的场所-----叶绿体
叶绿体中色素的种类、颜色及作用

二、光合作用的过程 1.光反应: 水的光解
ATP的合成

2.暗反应

二氧化碳 的固定
二氧化碳 的还原

三、光合作用的概念和总反应式 四、光合作用的实质 1.物质的转化

2.能量的转化

五、光合作用的意义与应用

120 100 80 60 40 20 0 5? ? 7? ? 9? ? 11? ? 13? ? 15? ? 17? ?

上图是在盛夏的某一晴天,一昼夜中某植物对CO2的 吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题: 光照强度 逐步减弱 , 1.图中D~E段CO2吸收量逐渐减少是因为 以至光反应产生的 ATP 和 NADPH

逐渐减少,

从而影响了暗反应
少,影响了CO2固定。

强度,使 五碳

还原作用 化合物数量减

2.图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低,可能是 (

C
效果



A.光照过强,暗反应跟不上,前后脱节,影响整体
B.温度较高,提高了呼吸作用酶的活性,消耗了较 多的有机物 C.温度高,蒸腾作用过强,气孔关闭,影响了CO2

原料的供应
D.光照过强,气温过高,植物缺水严重而影响光合 作用的进行

巩固练习
1.在光合作用中,糖类是在 暗反应 阶段形成的,氧 气是在 光反应 阶段形成的,ATP是在 光反应 阶段形成 的。
2.某科学家用14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原 子,证明其转移的途径是(

C
ATP
ATP



A.二氧化碳
B.二氧化碳

叶绿素
三碳化合物

C.二氧化碳
D.二氧化碳

三碳化合物
五碳糖

糖类
糖类

3.光合作用过程中释放的氧气来源于(

B



A.二氧化碳

B.水

C.叶绿体

D.葡萄糖

问 题1:
细胞为什么要增殖? 是怎样进行增殖的?

细胞增殖以 细胞分裂 的方式进行,

它的意义有:
——单细胞生物 产生新个体 ——多细胞生物 生长发育 补充衰老死亡的细胞

问 题2:
细胞的增殖,如何保证亲子代细胞在性质(如 染色体的数目、遗传物质DNA的含量)上的一致性 呢? 细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖的基础,

是生物体所特有的生命现象。
细胞分裂的三种方式:无丝分裂、有丝分裂、 减数分裂

有丝分裂
是细胞分裂的主要 ? 方式,具有一定周期。 ? 细胞周期:连续分裂的 ? 细胞,从一次分裂完成 ? 开始,到下次分裂完成 ? 为止,这是一个分裂周 ? 期。有丝分裂周期包括 ? 分裂间期和分裂期(前 ? 期、中期、后期、末期)。
?

分 析 表 中 数 字 , 你 想 到 了 什 么 ?

细胞类别

分裂间期 分裂期

合计

A.细胞分裂期和分裂间期所占的时
小鼠十二指肠细 13.5 分裂期占时间很短。 胞
蛙单倍体细胞 蚕豆根尖细胞

间相差较大。间期占时间很长;
1.8 1.6 2 15.3 36.9 17.3

B.不同生物的不同种类细胞,细胞
周期长短不同。
35.3 15.3

植物的有丝分裂间期

思考:
从一次分 裂结束开始到 下一分裂开始 前。 1.分裂间期为什么那 么长? 2.分裂间期发生了什 么变化? 3.分裂间期有些什么

特点? 思考:此时,细胞的染色体数改变了吗?

完成DNA的复制和有 关蛋白质的合成 每个染色体都形成 两个姐妹染色单体, 呈染色质形态

间期变化 间期变化 1.DNA进行复制,每个染色体上由一个DNA分子变
观察上图,比较右图中染色体及整个 成两个DNA分子,在染色体上形成两条细丝,叫
做两条姐妹染色单体。 细胞发生了什么变化? 2.有关的蛋白质合成,为进行分裂做好物质准备。

植物细胞有丝分裂前期
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。
思考:前期,遗传物质的形态如何?

植物细胞有丝分裂中期
中期,纺锤

体清晰可见,纺
锤丝牵引着染色

体运动,使每个
染色体的着丝点 排列在细胞中央 的赤道板上。 思考:为什么说中期是辨认染色体的形态和数 目的最好时期?

植物细胞有丝分裂中期
每一个着丝点分
裂成两个,原来连接 在同一个着丝点上的 两个姐妹染色单体成 为两个染色体。

思考:后期,细胞的染色体数目出现了怎样的变化?

植物细胞有丝分裂中期
?

末期:纺锤丝消失, 出

?

现新的核膜和核仁,核膜


?

染色体包围起来,形成了
两 个新的细胞核;在赤道板

?

的 思考:细胞壁的形成与什么细胞器有关? ? 位置出现一个细胞板,细 胞

染色体和DNA的复制都发生在 分裂间期 。
DNA数目加倍发生在 分裂间期 ,恢复成原

数目在 末期 。
染色体数目加倍发生 分裂后期 原数目在 末期 。 姐妹染色单体的形成是 现是 前期 ,恢复成

分裂间期

,出

,消失是 后期 。

核膜,核仁消失是 前期 ,重现是 末期 。

你注意到动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂 的相同和不同之处了吗? 请注意动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的 相同和不同之处?

植物与动物细胞的有丝分裂的比较

不同点: 植物细胞
纺锤体的形成 由两极发出的纺 锤丝直接产生 (前期)

动物细胞
由中心体周围产生 星射线形成。 细胞中部的细胞 膜向内凹陷使细 胞缢裂

细胞中部出现细 细胞质的分裂 胞板形成新细胞 (末期) 壁将细胞隔开。

前期

末期

动物细胞和植物细胞有丝分裂的不同
末期细胞质的分裂 观察上面前期和末期的两组图,动物 1.前期纺锤体的来源: 植物:细胞中部出现细胞板形成新细胞壁将 植物:由两极直接产生。 细胞和植物细胞各有什么不同? 细胞隔开。 动物:细胞中部的细胞膜向内凹陷使细胞缢 动物:由中心体周围产生的星射线形成。 裂。

有丝分裂的意义:
将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地 平均分配到两个子细胞中去。从而保持生物的亲 代和子代之间的遗传性状的稳定性。

六、无丝分裂:
特点:在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体 的变化。 举例:蛙的红细胞的无丝分裂。

无丝分裂:分裂过

程是细胞核先延长。
从核的中部向内凹 进,缢裂成两个细 胞核;紧接着整个 细胞从中部缢裂成

两个子细胞。

有丝分裂过程中DNA分子数目的变化曲 线。动物细胞和植物细胞完全相同。

4n
3n 2n 1n 间 前 中 后 末 DNA 分子

有丝分裂过程中染色体数目的变化曲线。 动物细胞和植物细胞完全相同。

4n
3n 2n 1n 间 前 中 后 末 染色 体

有丝分裂过程中染色单体数目的变化曲线。 动物细胞和植物细胞完全相同。

4n
3n 2n 1n 间 前 中 后 末 染色 单体

有丝分裂过程中DNA分子、染色体和染色体数 目的变化曲线。动物细胞和植物细胞完全相同。

4n
3n 2n 1n

DNA分子

染色体

染色单体





中 后 末

时间 间 期 前 期 类型 形 态 染色质 染色 体


中 期 染色体




后 期 末 期

染色体

染 色 质

染 色 体

数 目

2n
散乱排列在 细胞核中

2n
散乱排 列,开 始移向 中央

2n
染色体着 丝点排列 在细胞中 央

2n

4n

2n
染色体散 乱排列在 两子细胞 核中

位 置

姐妹染色体 分离向两极 移动
着丝点

染色单体

0 2a
复制

4n
4a

4n
4a

4n
4a

4n
4a

分裂

0

0 2a

DNA 数量

姐妹染色体 分离

2a

染 色 体 条 数

4 3

2
1

间期

前期 中期

后期 末期

DNA 分 子 数 量

4 3

2
1

间期

前期 中期

后期 末期

染 2 色 体 1 条 数
间期 前期 中期 后期 末期

DNA 分 子 4 数 量 3

第6章

细胞的生命历程
细胞的分化

第2节

受精作用

观察比较细胞分裂和分化的不同点在哪里?
细胞分化的 起点都是相同的; 而分化的结果则

是在形态、结构
和生理功能上产

生了稳定性的差
异。

神经细胞

红细胞

肌肉细胞

上皮组织细胞

1.多细胞生物体发育起点是什么? 受精卵 2.受精卵进行分裂的方式是什么? 有丝分裂 3. 什么是细胞分化? 在个体发育中,由一个或一种 细胞增殖产生的后代,在形态, 结构和生理功能上发生稳定性 差异的过程,叫做细胞分化。 4.细胞分化的意义是? 使多细胞生物体中的细胞趋于专门化,有利于提
高各种生理功能的效率。

5.细胞出现了分化,是否遗传物质发生了改变? 不是,各种细胞的遗传信息完全相同,但执行情
况不同

细胞分化的机理
一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞 (如:受精卵),在细胞分裂的基础上,经过 细胞的分化 ,形成胚胎,幼体,并发育成成体。 细胞分化的主要原因细胞内化学物质的变化,

如结构蛋白和反应催化酶的变化。

细胞分化的生理意义
细胞分化是生物体组织、器官、系统形态建成
的基础,是个体发育的基础。

发生时期:开始于胚胎发育早期,发生在生 物体的整个生命进程中,胚胎时期达到最大限度 ,是一种持久性变化。 生发层细胞,造血干细胞,某些上皮细胞、

肝细胞、成骨细胞

3.意义:①经过细胞分化,在多细胞生物体内
就会形成各种不同的细胞和组织。②一般多细胞 生物体的发育的起点是一个细胞,这个细胞就是 受精卵,细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞, 只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体,并发育

成成体;也就是说,仅仅有细胞的增殖,而没有
细胞的分化,生物体是不能进行正常生长发育的。

思考:
已经发生高度分化的细胞,还能像早

期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗?

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。

植物细胞全能性的应用:
组织培养进行快速繁殖

“多利”的诞生 证明:已分化的动物 体细胞的细胞核具有

全能性。
但是目前为止, 人们还没有成功地将

单个已分化的动物体
细胞培养成新的个体。

克隆羊的全过程
白面羊乳 腺细胞的 细胞核 黑面羊卵 细胞的细 胞质

融合 新的细胞
体外培养 一段时间

代孕母羊

白面羊的克隆羊

干细胞:
动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能

力的细胞
人的骨髓的造血干细胞

干细胞的用途:
?干细胞移植治疗白血病 ?在体外培养出组织和器官,并最终通过组织和器
官移植实现对临床疾病的治疗。


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