高中生物必修一复习.ppt
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1、细胞概述,一、生命活动离不开细胞,单细胞生物的一个细胞能完成所有的生命活动,如新陈代谢、生长、繁殖、遗传、变异、应激性和适应性等。 多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动,如与环境之间进行物质和能量的交换依赖于细胞的代谢;生长发育依赖于细胞增殖、分化;遗传和变异依赖于细胞内基因的传递和变化。 即使是没有细胞结构的病毒,也只有依赖活细胞才能表现出繁殖、遗传等基本的生命特征。,二、生命系统的结构层次,种群,群落,细胞是最小的生命系统。,三、人类对细胞的认识,1、细胞的发现,制造第一台显微镜的人 第一个发现细胞的人 第一个发现活细胞的人,罗伯特胡克,詹森,列文虎克,三、人
2、类对细胞的认识,2、细胞的多样性和统一性,(1)细胞的形态、大小 自然界生物的细胞形态、大小千差万别 ; 多细胞生物体的细胞已有明显的分化,其形态与功能的统一是有机体细胞的一个重要特征,分化程度较高的细胞尤为明显; 动植物的细胞体积一般都大于微生物细胞; 高等动物的卵细胞大于体细胞;,三、人类对细胞的认识,2、细胞的多样性和统一性,(2)细胞的结构,四、细胞学说的创立,1、施莱登和施旺的细胞学说,(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
3、产生。,四、细胞学说的创立,2、细胞学说的发展,(1)所有动物和植物细胞都是由细胞构成的 (2)细胞是生物体结构和功能的基本单位 (3)细胞只能由细胞分裂而来,四、细胞学说的创立,3、细胞学说的意义,(1)论证了整个生物界在结构上的统一性,(2)论证了整个生物界在进化上的共同起源,4、细胞学说的地位,与能量守恒和转化定律,自然选择学说一起被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现。,五、生物的分界,有细胞结构的生物,无细胞结构的生物,原核生物,原生生物,真菌,植物,病毒,动物,单细胞,多细胞,真核生物,烟草花叶病毒,噬菌体,SARS病毒,甲型H1N1流感病毒,病毒的基本特征,2.个体微小(2020
4、0nm),可通过细菌滤器,大多数病毒必须用电镜才能观察到。,3.只具有一种类型的核酸,DNA或RNA。,5.具有受体连结蛋白,与敏感细胞表面的病毒受体连结,进而感染细胞。,4.专营细胞内寄生生活,缺少自主代谢,只能在活细胞内复制增殖。,1.无细胞结构,仅由核酸和蛋白质外壳构成。,六、细胞的观察工具显微镜,光学显微镜,普通光学显微镜主要由机械装置和光学系统组成,(一)显微镜的种类,透射电子显微镜,透射电镜的成像原理,透射电镜下的细胞核,扫描电子显微镜,扫描电镜下的红细胞,电子显微镜与光学显微镜的基本区别,电子 显微镜,光学 显微镜,分辨本领,200nm,接近0.1nm,可见光,透 镜,电子束,光
5、 源,玻璃透镜,电磁透镜,细胞结构,显微 结构,亚显微 结构,六、细胞的观察工具显微镜,(二)普通光学显微镜的使用和分析,1.使用显微镜观察装片的一般步骤,(1)一般步骤,(2)高倍镜使用要领,观察时应先使用低倍镜,然后换用高倍镜。,换用高倍镜前,应先把要观察的目标移至视野中央。,换用高倍镜时,可直接转动转换器,使高倍物镜对准通光孔即可。,换用高倍镜后,只可调节细准焦螺旋对焦。,换用高倍镜后,若视野较暗,可调节光圈和反光镜,使用大光圈或凹面反光镜以调亮视野。,2.物镜和目镜的特征比较,3.显微镜的放大倍数与成像规律,(1)放大倍数=目镜放大倍数物镜放大倍数。这里的放大倍数指的是长度或宽度,而不
6、是面积或体积。 (2)成像规律:显微镜下所成的像与实物相比是倒置的。例如若观察的实物为“b”,则显微镜视野中看到的物象是“q”;若物象偏向视野的右下方,则向右下方移动装片才能将其移至视野中央。,实验一:使用高倍显微镜观察几种细胞,目的要求: 1.练习高倍镜的使用方法。 2.练习制作临时装片的方法。 3.比较不同细胞的异同点,认识细胞的多样性和统一性。,细胞的组成,一、组成细胞的化学元素,比较、分析不同生物细胞中元素的种类和含量,可以得出以下结论:,(1 )种类: 组成生物体的化学元素种类大致相同。,(2 )含量:不同生物体内,各种化学元素的含量相差很大,生物界的统一性,不同生物间的差异性,从含
7、量上看,构成细胞的基本元素是C、H、O、N,它们的含量约占细胞干重的90%。,大量元素: 指含量占细胞总重量的万分之一以上的元素。如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等.,微量元素: 指生物生活所必需,但需要量却很少,在细胞中含量不足万分之一的一些元素。如Fe、 Mn、Zn、Cu、B、Mo、Ni等。,1.根据含量不同,细胞中的元素分为大量元素和微量元素:,2.组成生物体的化学元素的重要作用,(1 )组成多种化合物:这些化合物是生物体生命活动的物质基础。,(2 )影响生物体的生命活动:如:I是合成甲状腺素的原料。缺I时则会患地方性甲状腺肿。植物缺B时花药和花丝萎缩,花粉发育不良 (花而不实)
8、。,3.从元素组成认识生物界与非生物界的统一性和差异性,统一性:构成细胞的元素都是无机自然界中常见的元素,没有哪一种是生物界特有的。,差异性:同一种元素在生物界和无机自然界的含量差异很大。如C、H、N 3种化学元素在组成人体的化学成分中,质量分数共占74%左右,而这3种元素在组成岩石圈的化学成分中,质量分数还不到1%。,构成细胞的化合物,核酸,脂类,无机盐,水,糖类,蛋白质,有机物,无机物,二、构成细胞的化合物-生命活动的物质基础,活细胞(鲜重)中的化合物及其含量,(无碳架),(有碳架),只有生物体内的有机物才具有碳架结构。 C是构成生物体的最基本的元素 各种生物的细胞都是有无机环境中的普通化
9、学元素组成。这些元素组成的有机化合物都有碳架结构,这是生物界特殊性的表现。这些大分子分开后,是没有生命的,但当他们有机的结合在一起,发生相互作用时就会表现出生命现象。,(一) 水 课本P50,1.含量:是各种细胞中含量最多的物质,占生物体重的60-95%。,但不同生物细胞的含水量有所不同。,同一生物的不同年龄阶段的细胞含水量也不同。,2.存在形式:,自由水(多):可以自由流动的水.,结合水(少):与其他物质如蛋白质、多糖结合在一起,不能自由流动的水。,3.主要生理作用:,结合水:构成细胞的结构成分,是细胞内良好的溶剂,是代谢反应的介质。,参与生物化学反应:如光合作用。, 起运输作用:运输营养和
10、废物,自由水:,自由水与结合水的相对含量决定了细胞的代谢速度:自由水/结合水的比值高:代谢旺盛,但细胞抗逆性弱自由水/结合水的比值低:代谢缓慢,但细胞抗逆性强,幼嫩的植物细胞含水量约70%,水母细胞的含水量约97%,(二)无机盐 课本P50,1.含量:很少,约占总鲜重的11.5%。,2.存在形式:大多数是离子状态,少数是化合物状态。,3.主要生理作用:,是复杂化合物的重要组成部分(结构成分),对于维持生物体生命活动有重要作用,维持细胞的渗透压平衡,调节生物体内或细胞的酸碱平衡,血浆中Ca2+含量太低,哺乳动物会出现抽搐的现象。,Mg,植物体缺Mg会影响光合作用,为什么?,Fe2+是血红蛋白分子
11、的重要组成部分,缺乏会导致缺铁性贫血。,叶绿素分子(局部),地方性甲状腺肿患者,(三)糖类,1.组成元素:C、H、O,2.分类和功能:课本P56,糖类是细胞生命活动的主要能源物质。,(1)单糖:不能再水解的糖,可直接被细胞吸收。,(2)二糖(C12H22O11):由两分子单糖脱水缩合成的糖。,(3)多糖(C6H1005)n):由多个单糖脱水缩合成的糖,属高分子化合物,是自然界含量最多的糖。,(四)脂质,1.组成元素:C、H、O(N、P),2.分类和功能:课本P56,脂肪C、H的含量相对较高,含有更多的能量,1g脂肪在体内储存的体积是1g糖元的五分之一,而释放的能量却比糖元要多一倍多。脂肪是细胞
12、中重要的储能物质。,(1)脂肪-储能型脂质,(2)类脂-结构型脂质,(3)固醇-功能型脂质,(五)蛋白质:有生物活性的有机高分子化合物,1.蛋白质的结构,元素组成:,C、H、O、N(P:与其他成分结合、S:可以全由氨基酸组成),基本单位,- 氨基酸,化学结构,- 多肽,空间结构,-蛋白质(高分子化合物),脱水缩合,盘曲折叠,氨基酸的结构通式:,C,每种氨基酸分子都至少都含有一个氨基,一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。,-氨基酸,氨基酸的种类由R基决定,组成天然蛋白质的氨基酸(-氨基酸)约有20种。,蛋白质的一级结构 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱掉一个水分子形成
13、化合物的反应称为缩合。缩合形成的化学键称为肽键,形成的化合物称为肽。 由两个氨基酸缩合成的肽成为二肽,由多个氨基酸缩合成的肽成为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。,+,甘氨酰甘氨酸,肽键,(二肽),(-CO-NH-),氨基酸形成蛋白质的相关数量计算,肽链条数,项目,蛋白质的空间结构,蛋白质由一条或几条多肽链经盘曲折叠而形成,是具有一定空间结构的有机高分子化合物。生命现象的多姿多彩就是由蛋白质的多样性来体现的。,蛋白质结构多样性的决定因素,氨基酸种类,氨基酸数目,氨基酸排列次序,肽链的空间结构,1、催化功能 2、调节功能 3、结构功能 4、运输功能 5、运动功能 6、免疫功能 7、信息传
14、递功能,2.蛋白质的功能-生命活动的主要承担者(体现者),胃蛋白酶(催化),胰岛素(调节),胶原蛋白(结构),角蛋白(结构),血红蛋白(运输),细胞膜上的载体(运输),肌动蛋白和肌球蛋白(运动),抗体(免疫),膜上激素的受体(信息传递),膜上激素的受体(信息传递),实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,一、实验原理:生物组织中的有机物与某些化学试剂能产生特定的颜色反应: 1.葡萄糖+班氏试剂 砖红色沉淀 还原性糖与Cu(OH)2发生氧化还原反应生成Cu2O沉淀。 还原糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖等。(蔗糖、淀粉等无还原性。) 2.脂肪+苏丹染液 橘黄色 3.蛋白质+双缩脲试剂 紫色 在碱
15、性溶液里,Cu2+与肽键作用生成紫色物质。,沸水浴,1-2min,实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,二、用品分析 1.实验材料的选择 首先要考虑生物组织中待鉴定物质的含量,其次考虑颜色。 (1)还原糖的鉴定:富含还原糖的白色组织,如梨、苹果的果肉等。 (2)脂肪的鉴定:富含脂肪且易切片的种子,如花生等。 (3)蛋白质的鉴定:植物材料常用豆汁,动物材料常用蛋清。,实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,二、用品分析 2.试剂 (1)还原糖鉴定:班氏试剂(柠檬酸钠、碳酸钠、硫酸铜 注:盐类均为强碱弱酸盐,呈弱碱性)或斐林试剂(甲液:0.1g/mLNaOH,乙液:0.05g/m
16、LCuSO4) (2)脂肪鉴定:苏丹或苏丹(染脂肪为红色) (3)蛋白质鉴定:双缩脲试剂(A液:0.1g/mLNaOH,B液: 0.01g/mLCuSO4 ),实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,三、实验过程及结果分析 1.还原糖的鉴定 (1)班氏试剂与斐林试剂使用方法的异同点: 异:班氏试剂可事先配置好后放存,斐林试剂必须现配先用,既鉴定前甲、乙两液分开放置,鉴定时现将甲、乙两液等量混合,然后再倒入组织样液中。 同:鉴定过程都需沸水浴加热 (2)实验结果:浅蓝色棕色砖红色(沉淀),实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,三、实验过程及结果分析 2.脂肪的鉴定 (1)既可鉴
17、定组织样液(花生种子匀浆)也可鉴定组织细胞(花生种子)中脂肪的存在。 (2)鉴定花生种子细胞中的脂肪的一般步骤: 切片染色洗浮色(注:由于染液为脂溶性,通常采用50%酒精溶液冲洗)制片显微镜观察 (3)实验结果:组织样液橘黄色(苏丹)或红色(苏丹) 花生种子细胞中有橘黄色或红色圆形液滴,实验二:检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质,三、实验过程及结果分析 3.蛋白质的鉴定 (1)双缩脲试剂与斐林试剂使用的区别 双缩脲:在组织样液中先加过量A液,混匀,再加少量B液,混匀。 斐林试剂:甲、乙两液混匀后再加入到组织样液中。 (2)实验结果:无色浅蓝色紫色,(六)核酸:有生物活性的有机高分子化合物,
18、1.核酸的种类和分布,主要分布于细胞核,其余分布于核外如线粒体,叶绿体中,主要分布于细胞质,少量分布于细胞核中,(DNA),(RNA),脱氧核糖核酸,核糖核酸,实验三:观察DNA和RNA在细胞中的分布,一、实验原理:甲基绿、派洛宁为两种碱性染料,可与酸性物质结合从而使后者染上相应颜色(注:碱性染料即是可使酸性物质染色的染料,甲基绿、派洛宁其实均为酸性溶液)。 甲基绿与DNA亲和力高,使DNA显示绿色; 派洛宁与RNA亲和力高,使RNA显示红色。 二、实验过程:略 三、实验结果:细胞核-绿色-DNA 细胞质-红色-RNA,元素组成,-C、H、O、N、P,基本单位,-核苷酸,化学结构,-核苷酸链,
19、空间结构,-核酸(高分子化合物),(六)核酸:有生物活性的有机高分子化合物,2.核酸的结构,核酸的基本单位-核苷酸,把核酸用核酸酶逐步水解,得到的初级水解产物叫核苷酸,这是构成核酸的基本单位。最终水解产物是3类小分子有机物,分别是五碳糖、磷酸和含氮碱基。,磷酸,五碳糖,含氮碱基,核苷酸,脱氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,核苷酸,磷酸,核苷,五碳糖,含氮碱基,磷酸 + 含氮碱基 + 五碳糖 = 核苷酸,核酸的一级结构:核苷酸链,核苷酸的连接方式:,核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链。,核苷酸链(成百上千个基本单位组成),核酸的空间结构,DNA:双螺旋,RNA:一般为单链,三、核酸的功能生命活动的
20、控制者,是除朊病毒外所有生物的遗传物质,对生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成有着极其重要的作用,有细胞结构的生物:同时含有两种核酸,其中DNA是遗传物质,RNA协助完成蛋白质的生物合成,从而表现生命活动。,病毒,DNA病毒,RNA病毒,DNA是遗传物质,RNA是遗传物质,细胞的结构,细胞的结构组成,细胞壁,细胞膜,细胞核,细胞器,细胞质基质,细胞质,植物细胞亚显微结构,(非生命的结构),一、细胞壁,有细胞壁结构的生物:原核生物(支原体除外),原生生物中的藻类,真菌,植物,一、细胞壁的成分:细菌(原核生物)肽聚糖,植物纤维素和果胶(多糖聚合物),二、细胞壁的作用:支持和保护,真菌酵母菌以葡聚糖为
21、主, 高等真菌以几丁质为主,二、细胞膜,(一)研究细胞膜的材料,哺乳动物的红细胞除了细胞膜没有其他膜结构,提取细胞膜的方法:新鲜血液抗凝剂弃去上清液和血小板、白细胞沉淀蒸馏水离心,取沉淀,糖脂与免疫和细胞识别等有关,(二)细胞膜的结构 1.化学成分:主要是脂质和蛋白质,还有少量糖类,脂质,磷脂(主要)细胞膜的基本骨架,胆固醇影响细胞膜的流动性和透性,蛋白质,简单蛋白质载体或通道,负责细胞内,外的物质运输,糖蛋白与细胞识别、信号转导有关,细胞膜功能的主要执行者,糖类与脂质或蛋白质结合,构成糖被,负责细胞识别、信号,转导,蛋白质分子以不同的深度覆盖、镶嵌或贯,(二)细胞膜的结构 2.结构及结构特点
22、,结构:液态镶嵌模型,磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架,穿于磷脂双分子层中,结构特点:一定的流动性,原因:磷脂分子和蛋白质分子大多数可以运动,证例:人鼠细胞杂交实验,(三)细胞膜的功能,1.屏障作用,2.控制物质交换,3.接收和传递信息,(四)细胞膜的物质运输功能,单纯扩散,协助扩散,运输方向,载体,能量,实例,1、物质运输的方式,高密度低密度,高密度低密度,不需,不需,需,不需,H2O、CO2、O2、酒精、甘油、苯、VD等脂溶性小分子物,红细胞吸收葡萄糖,穿膜运输,被动运输,主动运输,高密度低密度,低密度高密度,需,需,小肠上皮细胞吸收Na、K、葡萄糖、氨基酸等,细胞外细胞内,不需,需,吞噬
23、作用,胞饮作用,内吞,外排,细胞内细胞外,膜泡运输,细菌、细胞碎片等大的固体颗粒,蛋白质等较小的颗粒或液体物质,运输方式,分泌性蛋白如消化酶、激素、抗体等,(四)细胞膜的物质运输功能,1、物质运输的方式,运输速度,物质浓度,运输速度,物质浓度,单纯扩散,协助扩散,主动运输,时间,细胞外浓度,细胞内浓度,物质进出细胞膜的主要方式:穿膜运输,尤其是主动运输。,细胞膜控制物质运输的特点(功能特性):选择透过性,影响协助扩散速度的因素:载体的数量 影响主动运输速度的因素:载体的数量与能量,具有浓度差的溶液,物理性滤过膜,(四)细胞膜的物质运输功能,2、渗透作用,( 1)概念:水分子或其他溶剂分子通过半
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