生物汇总--1--分子与细胞

分子与细胞

目录

分子与细胞

第1章 走近细胞

第1节 从生物圈到细胞

第2节 细胞的多样性和统一性

第2章 组成细胞的分子

第1节 细胞中的元素和化合物

第2节 生命活动的主要承担者--蛋白质

第3节 遗传信息的携带者

第4节 细胞中的糖类和脂质

第5节 细胞中的无机物

第3章 细胞的基本结构

第1节 细胞膜──系统的边界

第2节 细胞器──系统内的分工合作

第3节 细胞核——系统的控制中心

第4章 细胞的物质输入和输出

第1节 物质跨膜运输的实例

第2节 生物膜的流动镶嵌模型

第3节 物质跨膜运输的方式

第5章 细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

一 酶的作用和本质

二 酶的特性

第2节 细胞的能量“通货”──ATP

第3节 ATP的主要来源──细胞呼吸

第4节 能量之源──光与光合作用

一 捕获光能的色素和结构

二 光合作用的原理和应用

第6章 细胞的生命历程

 第1节 细胞的增殖

第2节 细胞的分化

第3节 细胞的衰老和凋亡

第4节 细胞的癌变


 

第1章 走近细胞

细胞历史三百余年,进入分子研究水平近一百年

第1节 从生物圈到细胞

像病毒这样没有细胞结构的生物,也要依赖细胞生存。

虽然现代研究已经进入了大分子水平(如核酸,蛋白质),但大分子并没有生命。

作为生物结构和功能的基本单位,细胞与生命活动难舍难分。

艾滋病(AIDS)是由HIV(人体免疫缺陷病毒)感染人体免疫系统的淋巴细胞引起的。淋巴细胞被大量破坏导致人体免疫力下降,病人大多死于其他病原微生物的感染。

生物圈中存在众多的单细胞生物,如细菌,单细胞藻类,单细胞动物等,也有许多多细胞生物,如大多数常见的植物和动物,它们依赖各种分化的细胞密切合作共同完成生命活动。

生命系统的层次结构:

生物圈----生态系统----种群和群落----个体----血液循环系统----器官----组织----细胞

地球初始的生命形态是简单的单细胞生物,漫长的进化后形成了多细胞生物,生物和环境的交互形成了复杂的生物圈。

第2节 细胞的多样性和统一性

成人身体约有10的14次方数量的细胞,根据分化程度可分为600多种。

根据细胞是否有核膜为界限,把细胞分为真核细胞(动植物,真菌--真核生物)和原核细胞(细菌,蓝藻--原核生物)。

细胞有着相似的基本结构,也就是细胞膜,细胞质,遗传有关的核物质。但也有差别,原核细胞没有细胞核也有没有染色体。

第2章 组成细胞的分子

第1节 细胞中的元素和化合物

细胞中的大量元素:C(干重占48%) H O N P S K Ca Mg

细胞中的微量元素:Fe Zn Cu B Mo

化合物:水(85-90%) 无机盐,糖类,脂肪,蛋白质,核酸

第2节 生命活动的主要承担者--蛋白质

我们吃的食物肉,蛋,奶和大豆制品中的蛋白质尤其丰富,蛋白质需要经过消化,成为各种氨基酸才能被人体吸收。

20中氨基酸,12中人体细胞可以合成,其余八种不能合成,要从食物中获取。

氨基酸--二肽--多肽--一条多肽折叠成的蛋白质--多条多肽折叠成的蛋白质

蛋白质种类繁多,因为氨基酸数量和排列顺序,多肽的盘区折叠方式是千变万化的。

蛋白质的作用繁多,如细胞组成物质(肌肉毛发),催进化学反应的酶,物质运输的载体(血红蛋白运输氧),调节机体的生命活动(胰岛素),免疫功能的抗体

1958年便出现了人工合成的蛋白质(牛胰岛素)

第3节 遗传信息的携带者

核酸分为两类,核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)

核酸和蛋白质一样,是生物大分子(相对分子质量可以达到几十万到几百万)。

核酸水解后得到许多核苷酸,核苷酸是核酸的基本组成单位,一个核苷酸由一分子碱基(AGTC四种),一份子五碳糖,一份子磷酸组成。根据五碳糖的不同,分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。

核酸由几十甚至上亿个核苷酸链接而成的长链,DNA有两条核苷酸链组成,RNA由一条组成。因为核酸有四种,而且排列顺序的多样化直接导致了信息容量的多样化。

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第4节 细胞中的糖类和脂质

单糖:葡萄糖,果糖,半乳糖,核糖和脱氧核糖。不能水解,可直接被细胞吸收

二糖:蔗糖,红糖,白糖,冰糖等,麦芽糖由两份葡萄糖组成,蔗糖由一份果糖和一分葡萄糖。

多糖:淀粉(植物),糖原(动物),纤维素,他们都有多个葡萄糖链接而成。

脂质包括C H O P N ,相比于糖类有更多的H和更少的O,常见的脂质有脂肪,磷脂,固醇等。

1g糖原氧化分解释放17KJ能量,1g脂肪可放出39KJ能量。

脂肪是储能物质,也是很好的绝热体,磷脂固醇是细胞膜的重要成分。

多糖,蛋白质,核酸等生物大分子都是以碳链为基本骨架形成的多聚体,所以说“碳基生物”

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第5节 细胞中的无机物

水在生物体重的含量高达60%-95%,不同生物,同一生物的不同性别,不同年龄段都有不同。

水分结合水(4.5%)和自由水。

结合水:于其他物质结合,是细胞结构的重要组成成分。

自由水:可自由流动,是溶剂和化学反应的参与物。

无机盐:Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+ Cl- SO42- PO43- HCO3-

无机盐维持酸碱平衡。

第3章 细胞的基本结构

第1节 细胞膜──系统的边界

动物细胞没有细胞壁。所以实验中使用动物细胞来观察细胞膜会更加容易。

细胞膜主要有脂质,蛋白质组成,还有少量的糖类。

细胞膜功能:分隔外界,控制物质进出,进行信息交流。

细胞壁:纤维素和果胶,支撑和保护作用

第2节 细胞器──系统内的分工合作

细胞器:线粒体,叶绿体,内质网,高尔基体,核糖体,溶酶体等

线粒体:有氧呼吸的主要场所。

叶绿体:植物进行光合作用。

内质网:网状结构,蛋白质,脂质的合成车间。

高尔基体:对内质网的蛋白质进行加工分类和包装。

溶酶体:含多种水解酶,分解衰老损伤的细胞器,杀死细菌或病菌。

液泡:植物细胞中含有。

在细胞质中,除了细胞器还有呈胶质的细胞基质,细胞基质中也发生着许多化学反应。

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第3节 细胞核——系统的控制中心

除了高等植物的筛管细胞和哺乳动物的红细胞等少数细胞外,真核细胞都有细胞核。

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细胞核中有染色质,细胞分裂时染色质高度螺旋化成圆柱状,也就是“染色体”。

第4章 细胞的物质输入和输出

第1节 物质跨膜运输的实例

植物细胞有大而明显的哑炮,有不收缩的细胞壁,所以可以方便的用以观察质壁分离。

原生质层:细胞膜,液泡膜和两层膜之间的细胞质被称为原生质层。

细胞膜和其他生物膜都是选择透过性的半透膜。

第2节 生物膜的流动镶嵌模型

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第3节 物质跨膜运输的方式

被动运输:自由扩散和协助扩散。都是靠内外浓度差来渗透扩散。

自由扩散:水,氧,二氧化碳

协助扩散:需要借助膜上的载体蛋白运输,一些离子和一些大分子(葡萄糖)

主动运输:需要载体蛋白,也需要能量的运输。如对Na+ Ca2+ K+等离子的吸收

胞吐:大分子的运输,和膜结合然后打开来实现进出细胞。

第5章 细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

一 酶的作用和本质

细胞中无时无刻不在进行的化学反应统称为细胞代谢。

活化能:分子从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态需要的能量成为活化能。

酶:因为促进化学反应所需的活化能很大,酶相当于一条使反应发生的捷径。

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二 酶的特性

酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,绝大多数是蛋白质,和无机催化剂有不同。

酶具有高效性,专一性,作用条件较为温和

第2节 细胞的能量“通货”──ATP

糖类,脂肪等有机物存储着能量,直接给生命活动提供能量的是另一种有机物--ATP

ATP是三磷酸腺苷的缩写,分子结构可以简写成A-P~P~P,A是腺苷,P是磷酸基团。

~是高能磷酸键,它在ATP水解时释放大量能量

ATP水解,脱掉一个磷酸基团变成二磷酸腺苷,也就是ADP,两者可以互转。

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呼吸和光合作用释放的能量让ADP转成ATP,ATP水解释放能量,供给细胞内的复杂的化学。

第3节 ATP的主要来源──细胞呼吸

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有氧呼吸:主要发生在线粒体,需要氧气参与。

分三个阶段:

第一:葡萄糖分解为两份丙酮酸和H,少量能量释放;

第二:丙酮刷分解为CO2和H,少量能量释放;

第三:H O结合为水,大量能量释放。

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无氧呼吸:无氧气参与。

分三个阶段:

第一:葡萄糖分解为两份丙酮酸和H,少量能量释放;

第二:丙酮刷分解为CO2和酒精,或者乳酸。

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第4节 能量之源──光与光合作用

一 捕获光能的色素和结构

叶绿体内有巨大的膜面积,广部各种酶,每个基粒都含有两个以上的类囊体,类囊体的薄膜上有吸收光能的色素。

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二 光合作用的原理和应用

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分为两个阶段:

光反应阶段:H2O的水解释放能量形成ATP共第二阶段使用

暗反应阶段:CO2和C5结合然后被H还原形成糖

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第6章 细胞的生命历程

 第1节 细胞的增殖

细胞以细胞分裂的方式进行增殖。

真核细胞的细胞分裂:有丝分裂,无丝分裂,减数分裂。

有丝分裂:分裂间期(90--95%,准备阶段)和分裂期(前中后末四个阶段)

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无丝分裂:没有出现纺锤丝和染色体的变化

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减数分裂:

减数分裂是生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。生殖细胞分裂时,染色体只复制一次,细胞连续分裂两次,这是染色体数目减半的一种特殊分裂方式。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制,同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。减数分裂的结果是:成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂(Meiosis) 范围是进行有性生殖的生物;时期是从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞。

减数分裂是指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式,不同于有丝分裂和无丝分裂,减数分裂仅发生在生命周期某一阶段,它是进行有性生殖的生物性母细胞成熟、形成配子的过程中出现的一种特殊分裂方式。受精时雌雄配子结合,恢复亲代染色体数,从而保持物种染色体数的恒定。

第2节 细胞的分化

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差异的过程。

对一个个体来说,各种细胞具有完全相同的遗传信息,但形态功能差异很大,因为在个体发育过程中遗传信息的执行情况是不同的。

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第3节 细胞的衰老和凋亡

细胞在理想条件下分裂50多次就停止分裂并丧失了正常功能。

为什么细胞会衰老(人不能永远活下去)?

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基因决定的细胞自动结束生命的过程叫做细胞衰亡。

人在胚胎期有尾巴,后来尾部细胞自动死亡。

第4节 细胞的癌变

细胞受到致癌因子的作用,细胞中的遗传物质发生改变,变成不受机体控制,连续进行分裂的恶性增殖细胞,这种细胞就叫做癌细胞。

无限繁殖:正常细胞为50-60次,癌细胞无限繁殖。

接触抑制现象丧失:正常细胞生长相互接触后,其运动和分裂活动都要停顿下来。在体外培养条件下则表现为细胞贴壁生长汇合成单层后即停止生长。癌细胞则不同,其分裂和增殖并不因细胞相互接触而终止,在体外培养时细胞可堆累成立体细胞群,故癌细胞接触对癌细胞的增殖无抑制作用。

癌细胞间粘着性减弱:癌细胞与其同源正常组织相比,细胞间的粘着性降低,故癌细胞在体内容易分散和转移。在正常细胞外被中的纤粘连蛋白是一种细胞外粘着糖蛋白,它增强了细胞与细胞外基质间的粘着。癌细胞的纤连粘蛋白显著减少或缺失,钙粘蛋白合成发生障碍,从而破坏了细胞与基质之间和细胞与细胞之间的粘着,因此癌细胞具有易于侵润组织和转移的属性。

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