高中生物必修1知识结构

1高中生物必修1教案《分子与细胞》元素细胞膜基质化学成分结构与功能细胞质化合物细胞核细胞器细胞生物膜系统有丝分裂无丝分裂细胞分裂细胞分化细胞工程减数分裂高一生物内容构成（一）走近细胞一、比较原核与真核细胞（多样性）原核细胞真核细胞细胞较小（1—10um）较大（10--100um）细胞核无成形的细胞核，核物质集中在核区。无核膜，无核仁。DNA不和蛋白质结合有成形的真正的细胞核。有核膜，有核仁。DNA不和蛋白质结合成染色体细胞质除核糖体外，无其他细胞器有各种细胞器细胞壁有。但成分和真核不同，主要是肽聚糖植物细胞、真菌细胞有，动物细胞无代表放线菌、细菌、蓝藻、支原体真菌、植物、动物二、生命系统的层次性植：营养、保护、机械、输导植：根、茎、叶细胞组织分泌器官花、果、种动：上皮、结缔、肌肉、神经动：心、肝……运动、循环消化、呼吸病毒系统（动）个体单细胞种群群落泌尿、生殖多细胞神经、内分泌非生物因素Ⅰ号生态系统生产者生物圈生物因素消费者Ⅱ号分解者三、细胞学说内容（统一性）○从人体的解剖和观察入手：维萨里、比夏○显微镜下的重要发明：虎克、列文虎克○理论思维和科学实验的结合：施来登、施旺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。○在修正中前进：细胞通过分裂产生新的细胞。注：现代生物学的三大基石1.1838—1839年细胞学说2．1859年达尔文进化论3.1866年孟德尔遗传学四、结论除病毒以外，细胞是生物体结构和功能的基本单位，也是地球上最基本的生命系统。细胞是最基本的生命系统层次组成和结构功能发展和变化从生物圈到细胞组成细胞的分子系统的边界——细胞膜系统的分工合作——细胞器系统的控制中心——细胞核物质输入和输出能量供应和利用细胞的多样性和统一性增殖（含生长）、分化衰老、凋亡、癌变2（二）组成细胞的分子基本：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种）最基本：C，占干重的48.４%,生物大分子以碳链为骨架物质说明生物界与非生物界的统一性和差异性。基础水：主要组成成分；一切生命活动离不开水无机物无机盐：对维持生物体的生命活动有重要作用化合物蛋白质：生命活动（或性状）的主要承担者／体现者核酸：携带遗传信息有机物糖类：主要的能源物质脂质：主要的储能物质一、蛋白质（占鲜重７－１０％，干重５０％）二、核酸一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体，是生命活动的控制者。△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。三、糖类和脂质△组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，而只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。结构元素组成C、H、O、N，有的还有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等单体氨基酸（约20种，必需8种，非必需12种）化学结构由多个氨基酸分子脱水缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽呈链状结构，叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。高级结构多肽链形成不同的空间结构，分二、三、四级。结构特点由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序不同，于是肽链的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的。功能○蛋白质的结构多样性决定了它的特异性/功能多样性。１．构成细胞和生物体的重要物质：如细胞膜、染色体、肌肉中的蛋白质；２．有些蛋白质有催化作用：如各种酶；３．有些蛋白质有运输作用：如血红蛋白、载体蛋白；４．有些蛋白质有调节作用：如胰岛素、生长激素等；５．有些蛋白质有免疫作用：如抗体。备注○连接两个氨基酸分子的键（—ＮＨ—ＣＯ—）叫肽键。○各种蛋白质在结构上所具有的共同特点（通式）：１．每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连同一碳原子上；２．各种氨基酸的区别在于Ｒ基的不同。○变性（熟鸡蛋）＆盐析＆凝固（豆腐）计算○由Ｎ个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时，产生水／肽键Ｎ个；○Ｎ个aa形成一条肽链时，产生水／肽键Ｎ－１个；○Ｎ个aa形成Ｍ条肽链时，产生水／肽键Ｎ－Ｍ个；○Ｎ个aa形成Ｍ条肽链时，每个aa的平均分子量为α，那么由此形成的蛋白质的分子量为Ｎ×α－（Ｎ－Ｍ）×１８；元素组成C、H、O、N、P等分类脱氧核糖核酸（DNA双链）核糖核酸（RNA单链）单体成分磷酸H3PO4五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基A、G、C、TA、G、C、U功能主要的遗传物质，编码、复制遗传信息，并决定蛋白质的合成将遗传信息从DNA传递给蛋白质。存在主要存在于细胞核，少量在线粒体和叶绿体中。甲基绿主要存在于细胞质中。吡罗红元素类别存在生理功能糖类C、H、O单糖核糖C5H10O5主细胞质核糖核酸的组成成分；脱氧核糖C4H10O5主细胞核脱氧核糖核酸的组成成分；六碳糖：葡萄糖C6H12O6、果糖等主细胞质是生物体进行生命活动的重要能源物质（70％以上）；二糖C12H22O11麦芽糖、蔗糖植物乳糖动物多糖淀粉、纤维素植物（细胞壁的组成成分），重要的储存能量的物质；糖原（肝、肌）动物脂质C、H、O有的还有N、P脂肪动、植物储存能量、维持体温恒定；类脂/磷脂脑、豆构成生物膜的重要成分；固醇胆固醇动物动物的重要成分；性激素促性器官发育和第二性征；维生素D促进钙、磷的吸收和利用；3四、鉴别实验○具有还原性的糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖五、无机物六、小结化合有机组合分化化学元素化合物原生质细胞○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（植物特有）：纤维素+果胶，支持和保护作用成分：脂质（主磷脂）50%、蛋白质约40%、糖类2%-10%细胞膜作用：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。分工：线、内、高、核、溶、中、叶、液、细胞器协调配合：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核孔：实现核质之间频繁的物质交流和信息交流细胞核核仁：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内质网液泡核糖体中心体分布动植物植物动植物动植物植物和某些原生动物动植物动物低等植物形态椭球形、棒形扁平的球形或椭球形大小囊泡、扁平囊网状椭球形粒状小体结构双层膜，有少量DNA单层膜，形成囊泡状和管状，内有腔没有膜结构嵴（TP酶复合体）、基粒、基质基粒（类体）、基质（片层结构）、酶外连细胞膜，内连核膜液泡膜、细胞液蛋白质、RNA、和酶两个互相垂直的中心粒功能有氧呼吸的主场所进行光合作用的场所细胞分泌，成细胞壁提供合成、运输条件贮存物质，调节内环境蛋白质合成的场所与有丝分裂有关备注在核仁形成△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，试剂成分实验现象常用材料备注蛋白质双缩脲A:0.1g/mLNaOH紫色大豆鸡蛋B:0.01g/mLCuSO4浓硝酸HNO3黄色沉淀脂肪苏丹Ⅲ橘黄色花生苏丹Ⅳ红色还原糖斐林0.1g/mLNaOH浅蓝色→棕色→砖红色沉淀苹果、梨、白萝卜0.05g/mLCuSO4淀粉碘液I2蓝色马铃薯存在方式生理作用水结合水4.5%自由水95%部分水和细胞中其他物质结合。细胞结构的组成成分。绝大部分的水以游离形式存在，可以自由流动。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；无机盐多数以离子状态存，如K+、Ca2+、Mg2+、Cl--、PO2+等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；4三、协调配合分泌蛋白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基因调控初步合成加工修饰细胞核核糖体内质网高尔基体细胞膜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螺旋○+=核小体（串珠结构）染色质30nm纤维组蛋白非组蛋白螺旋化0.4um超螺旋管（圆筒形）2－10um染色单体（圆柱状、杆状）二、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。1．结构：细胞的各个部分是相互联系的。如分布在细胞质的内质网内连核膜，外接细胞膜。2．功能：细胞的不同结构有不同的生理功能，但却是协调配合的。如分泌蛋白的合成与分泌。3．调控：细胞核是代谢的调控中心。其DNA通过控制蛋白质类物质的合成调控生命活动。4．与外界的关系上：每个细胞都要与相邻细胞、而与外界环境直接接触的细胞都要和外界环境进行物质交换和能量转换。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：磷脂和蛋白质和糖类结构：单位膜（三明治）→流动镶嵌模型细胞膜特性结构特点：具有相对的流动性生理特性：选择透过性（对离子和小分子物质具选择性）保护作用功能控制细胞内外物质交换细胞识别、分泌、排泄、免疫等一、物质跨膜运输的实例1.水分条件浓度外液细胞质/液外液细胞质/液现象动物失水皱缩吸水膨胀甚至涨破植物质壁分离质壁分离复原原理外因水分的渗透作用内因原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同结论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。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。5二、流动镶嵌模型1.要点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天然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2.与单位膜的异同相同点：组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质不同点：①流：蛋白质的分布有不均匀和不对称性；强调组成膜的分子是运动的。②单：蛋白质均匀分布在脂双层的两侧；